Java模板方法模式详解（手把手教你掌握行为型设计模式）

一、什么是模板方法模式？

模板方法模式（Template Method Pattern）属于行为型设计模式的一种。它的核心思想是：在一个抽象类中定义一个操作中的算法骨架（即模板方法），而将一些具体步骤的实现延迟到子类中。

这样，子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义该算法的某些特定步骤。

二、模板方法模式的结构

模板方法模式通常包含以下几个角色：

• 抽象类（AbstractClass）：定义抽象的原语操作（primitive operations），供子类实现；同时提供模板方法，定义算法骨架。
• 具体子类（ConcreteClass）：实现抽象类中定义的原语操作，完成算法中特定步骤的具体逻辑。

三、代码示例：制作饮料

假设我们要制作不同类型的饮料（如咖啡和茶），它们的制作流程大体相同：烧水 → 冲泡 → 倒入杯中 → 添加调料。但“冲泡”和“添加调料”这两个步骤因饮料类型而异。

1. 定义抽象类 Beverage（饮料）

public abstract class Beverage {    // 模板方法：定义算法骨架，使用 final 防止子类重写    public final void prepareRecipe() {        boilWater();        brew();        pourInCup();        addCondiments();    }    // 共同步骤：烧水    private void boilWater() {        System.out.println("烧水...");    }    // 共同步骤：倒入杯中    private void pourInCup() {        System.out.println("倒入杯中...");    }    // 抽象方法：由子类实现 - 冲泡    protected abstract void brew();    // 抽象方法：由子类实现 - 添加调料    protected abstract void addCondiments();}

2. 实现具体子类 Coffee（咖啡）

public class Coffee extends Beverage {    @Override    protected void brew() {        System.out.println("用沸水冲泡咖啡粉...");    }    @Override    protected void addCondiments() {        System.out.println("加入糖和牛奶...");    }}

3. 实现具体子类 Tea（茶）

public 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("加入柠檬片...");    }}

4. 测试类

public class TemplateMethodDemo {    public static void main(String[] args) {        System.out.println("--- 制作咖啡 ---");        Beverage coffee = new Coffee();        coffee.prepareRecipe();        System.out.println("\n--- 制作茶 ---");        Beverage tea = new Tea();        tea.prepareRecipe();    }}

运行结果：

--- 制作咖啡 ---烧水...用沸水冲泡咖啡粉...倒入杯中...加入糖和牛奶...--- 制作茶 ---烧水...用沸水浸泡茶叶...倒入杯中...加入柠檬片...

四、模板方法模式的优点

• 代码复用：公共逻辑放在父类中，避免重复代码。
• 扩展性强：通过继承，子类可以灵活定制特定步骤。
• 控制反转：父类控制流程，子类实现细节，符合“好莱坞原则”（Don't call us, we'll call you）。

五、适用场景

当你遇到以下情况时，可以考虑使用Java模板方法模式：

• 多个类有相同的算法结构，但某些步骤实现不同。
• 希望将不变的行为集中到一个公共类中，避免代码重复。
• 需要控制子类扩展，只允许在特定点进行定制。

六、总结

通过本教程，我们深入学习了Java模板方法模式的基本原理、结构组成和实际应用。作为经典的行为型设计模式之一，它在框架开发（如Spring、JUnit）中被广泛使用。掌握这一模式，不仅能提升你的代码设计能力，还能让你写出更易维护、更具扩展性的程序。

希望这篇Java设计模式教程能帮助你轻松理解模板方法模式！如果你是初学者，不妨动手敲一遍上面的代码，加深理解。

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