模板方法模式

1：模板方法模式

模板方法模式是一种行为设计模式，它在超类中定义了一个算法的框架，允许子类在不修改结构的情况下重写算法的特定步骤。

2：模板方法问题

在面向对象程序设计过程中，程序员常常会遇到这种情况：设计一个系统时知道了算法所需的关键步骤，而且确定了这些步骤的执行顺序，但某些步骤的具体实现还未知，或者说某些步骤的实现与具体的环境相关。

例如，去银行办理业务一般要经过以下4个流程：取号、排队、办理具体业务、对银行工作人员进行评分等，其中取号、排队和对银行工作人员进行评分的业务对每个客户是一样的，可以在父类中实现，但是办理具体业务却因人而异，它可能是存款、取款或者转账等，可以延迟到子类中实现。

这样的例子在生活中还有很多，例如，一个人每天会起床、吃饭、做事、睡觉等，其中“做事”的内容每天可能不同。我们把这些规定了流程或格式的实例定义成模板，允许使用者根据自己的需求去更新它，例如，简历模板、论文模板、Word 中模板文件等。

3：模板方法解决方案

模板方法模式建议将算法分解为一系列步骤，然后将这些步骤改写为方法，最后在 “模板方法” 中依次调用这些方法。步骤可以是抽象的，也可以有一些默认的实现。为了能够使用算法，客户端需要自行提供子类并实现所有的抽象步骤。如有必要还需重写一些步骤（但这一步中不包括模板方法自身）。

4：模板方法结构

抽象类（AbstractClass）会声明作为算法步骤的方法，以及依次调用它们的实际模板方法。算法步骤可以被声明为抽象类型，也可以提供一些默认实现。
具体类（ConcreteClass）可以重写所有步骤，但不能重写模板方法自身。

代码示例：

/**
 * 基础网络模板
 */
abstract class NetWork {
    protected String userName;
    protected String password;

    NetWork() {
    }

    /**
     * 完整流程
     * @param msg
     * @return
     */
    public boolean post(String msg) {
        if (logIn(userName, password)) {
            boolean result = sendData(msg);
            logOut();
            return result;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 登陆
     */
    abstract boolean logIn(String userName, String password);

    /**
     * 发送消息
     * @param msg
     * @return
     */
    abstract boolean sendData(String msg);

    /**
     * 推出
     */
    abstract void logOut();
}

/**
 * 具体工具-QQ
 */
class QQ extends NetWork {
    public QQ(String username, String password) {
        this.userName = username;
        this.password = password;
    }

    @Override
    boolean logIn(String userName, String password) {
        System.out.println("Name: " + userName);
        System.out.print("password: ");
        for (int i = 0; i < this.password.length(); i++) {
            System.out.print("*");
        }
        System.out.println("成功登陆QQ");
        return true;
    }

    @Override
    boolean sendData(String msg) {
        boolean messagePosted = true;
        if (messagePosted) {
            System.out.println("信息: '" + msg + "' 已在QQ发送");
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

    @Override
    void logOut() {
        System.out.println("User: " + userName + "已退出QQ");
    }
}

/**
 * 具体工具-微信
 */
class WeChat extends NetWork {
    public WeChat(String username, String password) {
        this.userName = username;
        this.password = password;
    }

    @Override
    boolean logIn(String userName, String password) {
        System.out.println("Name: " + userName);
        System.out.print("password: ");
        for (int i = 0; i < this.password.length(); i++) {
            System.out.print("*");
        }
        System.out.println("成功登陆微信");
        return true;
    }

    @Override
    boolean sendData(String msg) {
        boolean messagePosted = true;
        if (messagePosted) {
            System.out.println("信息: '" + msg + "' 已在微信发送");
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

    @Override
    void logOut() {
        System.out.println("User: " + userName + "已退出微信");
    }
}


public class TemplateMethod {
    public static void main(String[] args) {
        NetWork netWork = null;
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入用户名：");
        String userName = scanner.nextLine();
        System.out.println("请输入密码");
        String password = scanner.nextLine();
        System.out.println("请输入消息");
        String msg = scanner.nextLine();
        System.out.println("请选择消息发送方式：1-QQ 2-微信");
        String choice = scanner.nextLine();
        switch (choice) {
            case "1":
                netWork = new QQ(userName, password);
                break;
            case "2":
                netWork = new WeChat(userName, password);
                break;
            default:
        }
        netWork.post(msg);
    }
}

输出如下：

请输入用户名：
张三
请输入密码：
123456
请输入消息：
Hello World
请选择消息发送方式：1-QQ 2-微信
1
Name: 张三
password: ******成功登陆QQ
信息: 'Hello World' 已在QQ发送
User: 张三已退出QQ

5：模板方法适用场景

当你只希望客户端扩展某个特定算法步骤，而不是整个算法或其结构时，可使用模板方法模式。
当多个类的算法除一些细微不同之外几乎完全一样时，你可使用该模式。但其后果就是，只要算法发生变化，你就可能需要修改所有的类。

6：模板方式优缺点

优点	缺点
你可仅允许客户端重写一个大型算法中的特定部分，使得算法其他部分修改对其所造成的影响减小。	部分客户端可能会受到算法框架的限制。
你可将重复代码提取到一个超类中。	通过子类抑制默认步骤实现可能会导致违反_里氏替换原则_。
	模板方法中的步骤越多，其维护工作就可能会越困难。

7：模板方法模式与其他模式关系

工厂方法模式是模板方法模式的一种特殊形式。同时，工厂方法可以作为一个大型模板方法中的一个步骤。
模板方法基于继承机制：它允许你通过扩展子类中的部分内容来改变部分算法。策略模式基于组合机制：你可以通过对相应行为提供不同的策略来改变对象的部分行为。模板方法在类层次上运作，因此它是静态的。策略在对象层次上运作，因此允许在运行时切换行为。

8：模板模式举例

模板方法模式中：抽象类就像领导，确定要干哪些事，怎么干。具体类就是员工，负责每件事的落实，同时，每个员工的工作效果不一样，也影响了最后的结果。

9：参考

免费在线学习设计模式

C语言中文网-设计模式