模板方法模式深入理解并应用模板方法模式模板方法模式应用场景

模板方法模式是一种行为型设计模式，它定义了一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。这种模式在实际应用中非常常见，例如在软件开发、系统架构设计等领域都有广泛的应用。

在面向对象编程中，设计模式是一种经过验证的、用于解决特定问题的优秀解决方案，模板方法模式就是这些设计模式中的一种，它提供了一个算法的骨架，而将一些步骤的具体实现推迟到子类中，这种模式使得子类可以不改变算法的结构即可重新定义算法的某些特定步骤。

模板方法模式主要涉及到两个角色：抽象类（Abstract Class）和具体子类（Concrete Class），抽象类中定义了算法的骨架，包括一些抽象方法和具体方法，抽象方法是由子类来实现的，这样保证了算法的一致性；具体方法则是已经实现了的方法，提供了算法的一部分功能。

让我们通过一个简单的例子来理解模板方法模式，假设我们要开发一个咖啡制作系统，其中有一个抽象类Coffee，它定义了一个制作咖啡的模板方法makeCoffee()，这个方法首先调用brew()方法制作咖啡，然后调用pourIntoCup()方法将咖啡倒入杯子，最后调用addMilkAndSugar()方法添加牛奶和糖，这三个方法都是抽象的，具体的实现由子类来完成。

Coffee类的定义如下：

public abstract class Coffee {
    final void makeCoffee() {
        boilWater();
        brew();
        pourIntoCup();
        if (customerWantsCondiments()) {
            addCondiments();
        }
    }
    abstract void brew();
    void boilWater() {
        System.out.println("Boiling water");
    }
    void pourIntoCup() {
        System.out.println("Pouring into cup");
    }
    boolean customerWantsCondiments() {
        return true; // 默认客户需要调料
    }
    abstract void addCondiments();
}

然后我们可以创建具体子类，如DarkRoast和Expresso，它们分别实现了brew()和addCondiments()方法。

DarkRoast类的定义如下：

public class DarkRoast extends Coffee {
    @Override
    void brew() {
        System.out.println("Dripping dark roast coffee through filter");
    }
    @Override
    void addCondiments() {
        System.out.println("Adding sugar and milk");
    }
}

Expresso类的定义如下：

public class Expresso extends Coffee {
    @Override
    void brew() {
        System.out.println("Pouring hot water over espresso grounds");
    }
    @Override
    void addCondiments() {
        System.out.println("No condiments for expresso");
    }
}

在客户端代码中，我们可以通过创建Coffee对象来制作咖啡，而不需要关心具体的制作过程。

public class CoffeeTest {
    public static void main(String[] args) {
       beverage = new DarkRoast();
       beverage.makeCoffee();
       beverage = new Expresso();
       beverage.makeCoffee();
    }
}

通过这种方式，模板方法模式提供了一种简化复杂算法的方法，使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法的某些特定步骤，这种模式在实际应用中非常常见，例如Java的AbstractList和AbstractMap类，以及Spring框架中的JdbcTemplate类等。