设计模式--模板方法模式

一、简介

模板方法模式是类的行为模式，需要开发抽象类和具体子类的工程师之间的合作。一个工程师负责给出一个算法的轮廓和骨架，另一个工程师负责给出这个算法的各个逻辑步骤。代表这些具体逻辑步骤的方法称为基本方法，而将这些基本方法汇总起来的方法叫做模板方法。

二、设计思想

模板模式通常会设计一个抽象类，内部定义一些需要子类去实现的方法；抽象类中还应该有一个或多个模板方法，即固定好的框架，而且这个方法被定义为final，不允许子类去修改。在这个固定的模板方法内部，会调用那些抽象方法，来一步步实现整个算法流程。通常子类都要去继承这个抽象父类，去实现属于自己的业务逻辑。

三、程序示例背景

先要手工制作饮料，比如我们办公室常见的泡咖啡和泡茶，制作的流程可以分为：煮水、准备原料、冲水、加入调料；其中第一、三步的动作是一样的。所以这两个动作可以在父类中直接实现，而第二、四步，对于泡咖啡和泡茶来说则有区别，因此可以设计成抽象方法，在各自的子类中实现。而这四个动作又是制作饮料的固定流程，可以定义成模板方法，并用final来修饰。

抽象类：

/**
 * 模板模式
 * 抽象类
 * @author  Administrator
 * @version  [版本号, 2016-10-21]
 */
public abstract class MakeBeverage
{
    /** 
     * 模板方法
     */
    public final void prepareBeverage()
    {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }
    
    private void boilWater()
    {
        System.out.println("将水煮沸");
    }
    
    protected abstract void brew();
    
    private void pourInCup()
    {
        System.out.println("将水倒入杯中");
    }
    
    protected abstract void addCondiments();
}

子类实现：

/**
 * 泡茶
 */
public class TeaBeverage extends MakeBeverage
{

    @Override
    protected void brew()
    {
        System.out.println("烘焙茶叶");
    }

    @Override
    protected void addCondiments()
    {
        System.out.println("加入茶叶调料");
    }
    
}

/**
 * 泡咖啡
 */
public class CoffeeBeverage extends MakeBeverage
{
    @Override
    protected void brew()
    {
        System.out.println("烘焙咖啡豆");
    }

    @Override
    protected void addCondiments()
    {
        System.out.println("加入咖啡调料");
    }
    
}

这样我们可以按照不同人的需要分别制作茶和咖啡这两款饮料。我们再想想，茶分很多种，如果有人要喝不加调料的差，我们的程序该怎么办？

这时候模板模式提供了一个钩子方法，用于在模板方法中定制某些动作。

我们将上面的抽象类做些改动：

/**
 * 模板模式
 * 抽象类
 * @author  Administrator
 * @version  [版本号, 2016-10-21]
 */
public abstract class MakeBeverage
{
    /** 
     * 模板方法
     */
    public final void prepareBeverage()
    {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        //钩子方法，从需求方出发，可以选择是否需要这一个动作
        if(hookMethod())
        {
            addCondiments();
        }
    }
    
    private void boilWater()
    {
        System.out.println("将水煮沸");
    }
    
    protected abstract void brew();
    
    private void pourInCup()
    {
        System.out.println("将水倒入杯中");
    }
    
    protected abstract void addCondiments();
    
    //钩子方法
    protected boolean hookMethod()
    {
        //默认值，可以让子类去重写
        return true;
    }
}

我们来看下子类是如何实现的，由于不添加调料的茶也是属于茶的一类。我们让它去实现类TeaBeverage：

/**
 * 不添加调料的茶
 */
public class ChineseTeaBeverage extends TeaBeverage
{
    @Override
    protected boolean hookMethod()
    {
        return false;
    }
}

四、使用场景

模板模式用于那种几个动作组合的场景，将其中可变的部分留给子类去实现，而将子类公共部分的代码提炼到父类中去实现，防止代码重复。至于钩子函数，只允许在特定点上调用，这样就可以控制在特定点进行扩展。