模板方法设计模式（Template Method Pattern）

模板方法模式是 23 种设计模式中的一种行为型模式，它的核心思想是定义一个算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中实现。这样可以在不改变算法整体结构的情况下，让子类重新定义算法中的某些特定步骤。

核心原理

抽象模板类（Abstract Class）：
定义算法的骨架，包含一个模板方法（template method）
模板方法中调用一系列基本方法（primitive operations）
基本方法可以是抽象的（由子类实现）或具体的（父类提供默认实现）
具体子类（Concrete Class）：
实现抽象模板类中的抽象方法
可以选择重写父类中的具体方法（如果允许）
不改变模板方法定义的算法结构
钩子方法（Hook Method）：
父类中提供默认实现（通常为空）
子类可以根据需要重写，用于控制算法流程；

模板方法模式的关键是好莱坞原则：“不要调用我们，我们会调用你”，即父类控制流程，子类提供实现。

Java 实践示例

下面以 “制作饮品” 为例实现模板方法模式：
所有饮品的制作流程大致相同（模板方法）
具体步骤（如冲泡、添加调料）因饮品而异

package com.example.demo;

public class TemplateMethodPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Beverage coffee = new Coffee();
        System.out.println("制作咖啡：");
        coffee.makeBeverage();

        System.out.println("\n制作茶：");
        Beverage tea = new Tea();
        tea.makeBeverage();
    }

    // 抽象模板类：饮品
    public abstract static class Beverage {
        // 模板方法：定义制作饮品的流程，用final修饰防止子类重写
        public final void makeBeverage() {
            boilWater();       // 煮水
            brew();            // 冲泡（抽象方法，子类实现）
            pourInCup();       // 倒入杯中
            if (needCondiments()) { // 钩子方法：是否需要添加调料
                addCondiments();   // 添加调料（抽象方法，子类实现）
            }
        }

        // 具体方法：煮水（所有饮品通用）
        private void boilWater() {
            System.out.println("煮水");
        }

        // 具体方法：倒入杯中（所有饮品通用）
        private void pourInCup() {
            System.out.println("倒入杯中");
        }

        // 抽象方法：冲泡（子类实现具体饮品的冲泡方式）
        protected abstract void brew();

        // 抽象方法：添加调料（子类实现具体饮品的调料）
        protected abstract void addCondiments();

        // 钩子方法：默认需要添加调料，子类可重写
        protected boolean needCondiments() {
            return true;
        }
    }

    // 具体子类：咖啡
    public static class Coffee extends Beverage {
        @Override
        protected void brew() {
            System.out.println("用沸水冲泡咖啡");
        }

        @Override
        protected void addCondiments() {
            System.out.println("添加牛奶和糖");
        }

        // 重写钩子方法：允许用户选择是否加调料
        @Override
        protected boolean needCondiments() {
            // 实际应用中可以在这里添加用户输入逻辑
            return false; // 假设用户不要调料
        }
    }

    // 具体子类：茶
    public static class Tea extends Beverage {
        @Override
        protected void brew() {
            System.out.println("用沸水浸泡茶叶");
        }

        @Override
        protected void addCondiments() {
            System.out.println("添加柠檬");
        }

        // 不重写钩子方法，使用父类默认实现（需要添加调料）
    }
}

代码解析

• Beverage 抽象类：
  makeBeverage() 是模板方法，定义了制作饮品的固定流程
  包含具体方法（boilWater()、pourInCup()）和抽象方法（brew()、addCondiments()）
  提供钩子方法 needCondiments() 控制是否添加调料
• 具体实现类：
  Coffee 和 Tea 分别实现了抽象方法，提供了各自的冲泡和添加调料方式
  Coffee 重写了钩子方法，改变了默认行为（不添加调料）

应用场景

框架设计：如 Spring 中的JdbcTemplate，定义了数据库操作的流程，将具体 SQL 执行延迟到子类
生命周期管理：如 Servlet 的init()、service()、destroy()方法构成的生命周期模板
算法步骤固定：如排序算法的整体流程固定，但具体比较方式可由子类实现
报表生成：固定报表的整体结构，具体数据填充由子类实现

模板方法模式的优势

模板方法模式的优势在于代码复用和算法结构的稳定性，同时通过钩子方法提供了灵活的扩展点。