设计模式 025：模板方法(Template Method)

模板方法模式（Template pattern）在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

意图

定义算法框架，并将一些步骤的实现延迟到子类。

通过模板方法，子类可以重新定义算法的某些步骤，而不用改变算法的结构。

类图

AbstractClass（本例的 CaffeineBeverage）中的 prepareRecipe() 是 final 的模板方法，固定了算法骨架；boilWater()、pourInCup() 是公共实现；brew()、addCondiments() 是延迟到子类实现的步骤。原文图片丢失，据实现代码重绘。

classDiagram
    class CaffeineBeverage {
        <<abstract>>
        +prepareRecipe()
        #brew()
        #addCondiments()
        +boilWater()
        +pourInCup()
    }
    class Coffee {
        #brew()
        #addCondiments()
    }
    class Tea {
        #brew()
        #addCondiments()
    }
    CaffeineBeverage <|-- Coffee
    CaffeineBeverage <|-- Tea

实现

冲咖啡和冲茶都有类似的流程，但是某些步骤会有点不一样，要求复用那些相同步骤的代码。

模板方法把流程固定在基类中，相同的步骤直接复用，差异化的步骤声明为抽象方法交给子类：

public abstract class CaffeineBeverage {

    final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }

    abstract void brew();

    abstract void addCondiments();

    void boilWater() {
        System.out.println("boilWater");
    }

    void pourInCup() {
        System.out.println("pourInCup");
    }
}

两个子类只实现各自的差异步骤：

public class Coffee extends CaffeineBeverage {

    @Override
    void brew() {
        System.out.println("Coffee.brew");
    }

    @Override
    void addCondiments() {
        System.out.println("Coffee.addCondiments");
    }
}

public class Tea extends CaffeineBeverage {

    @Override
    void brew() {
        System.out.println("Tea.brew");
    }

    @Override
    void addCondiments() {
        System.out.println("Tea.addCondiments");
    }
}

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        CaffeineBeverage caffeineBeverage = new Coffee();
        caffeineBeverage.prepareRecipe();
        System.out.println("-----------");
        caffeineBeverage = new Tea();
        caffeineBeverage.prepareRecipe();
    }
}

输出：

boilWater
Coffee.brew
pourInCup
Coffee.addCondiments
-----------
boilWater
Tea.brew
pourInCup
Tea.addCondiments

JDK 中的应用

java.util.Collections#sort()
java.io.InputStream#skip()
java.io.InputStream#read()
java.util.AbstractList#indexOf()

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