模板方法模式模板方法模式，一种高效的编程设计模式模板方法模式不会增加类的数目

在软件开发中，我们经常需要处理一些具有相似结构和行为的对象，为了简化这种复杂性，我们可以使用一种称为模板方法模式的设计模式，模板方法模式是一种行为型设计模式，它在一个抽象类中定义了一个算法的骨架，并将一些步骤延迟到子类中实现，这样，我们可以在不修改算法结构的情况下，轻松地改变算法的某些特定步骤。

让我们来了解一下什么是模板方法模式，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在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

模板方法模式的主要角色有：

1、抽象类(AbstractClass):定义了算法的骨架，包括一个模板方法(Template Method)和一些抽象方法(Abstract Methods)，模板方法是算法的主要实现，而抽象方法则是一些通用的操作，如输入输出操作、数据处理等。

2、具体类(ConcreteClass):实现了抽象类中的抽象方法，并根据需要重写模板方法，具体类可以继承抽象类，也可以与抽象类无关。

3、客户端(Client):使用具体类来执行算法，通过调用具体类的方法来完成整个算法过程。

下面我们通过一个简单的例子来说明模板方法模式的使用：

假设我们需要实现一个计算器程序，该程序可以进行加、减、乘、除四种运算，我们可以使用模板方法模式来实现这个程序。

我们定义一个抽象类 Calculator,其中包含一个模板方法 calculate(),用于实现加、减、乘、除四种运算的基本结构，还包含两个抽象方法 getResult() 和 setOperand(),分别用于获取结果和设置操作数。

public abstract class Calculator {
    // 模板方法
    public final double calculate(double operand1, double operand2) {
        setOperand(operand1);
        setOperand(operand2);
        openCalculator();
        closeCalculator();
        return getResult();
    }
    // 抽象方法：设置操作数
    protected abstract void setOperand(double operand);
    // 抽象方法：打开计算器
    protected abstract void openCalculator();
    // 抽象方法：关闭计算器
    protected abstract void closeCalculator();
    // 抽象方法：获取结果
    protected abstract double getResult();
}

我们创建一个具体的类 AddCalculator,继承自 Calculator,并实现 setOperand()、openCalculator()、closeCalculator()、getResult() 这四个抽象方法，在 calculate() 方法中，我们只需要调用这些已实现的方法即可完成加法运算，同样，我们可以为减法、乘法和除法分别创建相应的具体类。

public class AddCalculator extends Calculator {
    @Override
    protected void setOperand(double operand) {
        result = operand;
    }
    @Override
    protected void openCalculator() {}
    @Override
    protected void closeCalculator() {}
    @Override
    protected double getResult() {
        return result;
    }
}

我们创建一个客户端类 Main,用于测试我们的计算器程序，在 Main 类中，我们可以创建不同的具体类对象(如 AddCalculator),并调用它们的 calculate() 方法来完成相应的运算。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Calculator addCalculator = new AddCalculator();
        System.out.println("Addition: " + addCalculator.calculate(3, 5)); // 结果为8.0
        Calculator subtractCalculator = new SubtractCalculator(); // 这里省略了 SubtractCalculator 的实现细节
        System.out.println("Subtraction: " + subtractCalculator.calculate(7, 4)); // 结果为3.0
    }
}