Java中的模板方法模式详解

一、模式描述
模板方法模式是一种行为型设计模式，它在父类中定义算法的骨架（即步骤顺序），而将某些步骤的具体实现延迟到子类中。该模式允许子类在不改变算法结构的情况下重新定义某些步骤，从而实现代码复用和扩展性。

二、模式结构

1. 抽象类（Abstract Class）：
   • 定义算法的模板方法（final修饰，防止子类重写算法结构）。
   • 声明抽象方法（需子类实现）或钩子方法（默认空实现，子类可选重写）。
2. 具体类（Concrete Class）：
   • 实现父类中的抽象方法，填充算法细节。

三、实现步骤

1. 定义抽象类：

   public abstract class AbstractTemplate {  
       // 模板方法：定义算法步骤  
       public final void execute() {  
           step1();  
           step2();  
           if (needStep3()) { // 钩子方法控制流程  
               step3();  
           }  
       }  
   
       // 抽象方法：必须由子类实现  
       protected abstract void step1();  
       protected abstract void step2();  
   
       // 钩子方法：子类可选重写  
       protected boolean needStep3() {  
           return false;  
       }  
   
       // 默认实现  
       protected void step3() {  
           System.out.println("默认步骤3");  
       }  
   }  
   

2. 创建具体类：

   public class ConcreteTemplateA extends AbstractTemplate {  
       @Override  
       protected void step1() {  
           System.out.println("A实现步骤1");  
       }  
   
       @Override  
       protected void step2() {  
           System.out.println("A实现步骤2");  
       }  
   
       // 重写钩子方法，启用步骤3  
       @Override  
       protected boolean needStep3() {  
           return true;  
       }  
   }  
   
   public class ConcreteTemplateB extends AbstractTemplate {  
       @Override  
       protected void step1() {  
           System.out.println("B实现步骤1");  
       }  
   
       @Override  
       protected void step2() {  
           System.out.println("B实现步骤2");  
       }  
       // 不重写needStep3()，默认跳过步骤3  
   }  
   

3. 使用模板方法：

   public class Demo {  
       public static void main(String[] args) {  
           AbstractTemplate A = new ConcreteTemplateA();  
           A.execute(); // 输出：A实现步骤1 → A实现步骤2 → 默认步骤3  
   
           AbstractTemplate B = new ConcreteTemplateB();  
           B.execute(); // 输出：B实现步骤1 → B实现步骤2  
       }  
   }  
   

四、模式优势

1. 复用性：将公共逻辑封装在父类，避免代码重复。
2. 扩展性：子类可通过重写方法灵活扩展特定步骤。
3. 符合开闭原则：新增子类无需修改父类逻辑。

五、应用场景

• 多个类有相似流程，但部分步骤实现不同（如JDBC模板、Spring的JdbcTemplate）。
• 需要控制子类扩展行为时（如通过钩子方法）。

六、注意事项

• 模板方法应声明为final，防止子类破坏算法结构。
• 抽象方法不宜过多，避免增加子类实现负担。