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，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Java中有广泛的应用，例如JdbcTemplate、HibernateTemplate等。
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模板方法模式是一种行为设计模式，它定义了一个算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中，模板方法模式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，这种模式在软件开发中非常常见，尤其是在需要实现多个相似但略有不同的功能时，本文将详细介绍模板方法模式的原理、应用场景以及实例。
模板方法模式原理
模板方法模式的核心思想是将算法中的一些步骤抽象出来，形成一个公共的算法框架，而将具体的实现细节留给子类去完成，这样可以使得子类在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤，从而实现多态性。
模板方法模式通常包含以下几个角色：
1、抽象类（Abstract Class）：定义算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中，这些步骤通常是算法中比较稳定、通用的部分。
2、具体子类（Concrete Class）：实现抽象类中延迟的具体步骤，这些步骤通常是算法中与特定场景相关的部分。
3、模板方法（Template Method）：定义算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中，这些步骤通常是算法中比较稳定、通用的部分。
模板方法模式应用场景
模板方法模式适用于以下场景：
1、多个子类拥有相同的基本行为，但某些步骤有所不同，多个子类都需要执行初始化、计算和清理等步骤，但计算步骤的具体实现可能不同。
2、需要控制子类的行为，即子类的行为必须遵守某些规则，子类必须在执行某个步骤之前或之后调用父类的某个方法。
3、需要在不改变算法结构的情况下，扩展算法的功能，需要在已有的算法基础上添加新的功能，但又不想修改原有的代码。
模板方法模式实例
下面通过一个简单的例子来说明模板方法模式的使用，假设我们需要开发一个计算器程序，该程序可以执行加、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，它包含了算法的骨架，将计算步骤延迟到子类中：
public abstract class Calculator {
// 模板方法，定义算法的骨架
public final void calculate(int a, int b) {
System.out.println("请输入第一个数字：");
int num1 = getInput();
System.out.println("请输入第二个数字：");
int num2 = getInput();
System.out.println("请选择运算符：");
System.out.println("1.加法");
System.out.println("2.减法");
System.out.println("3.乘法");
System.out.println("4.除法");
int operator = getOperator();
int result = 0;
switch (operator) {
case 1:
result = add(num1, num2);
break;
case 2:
result = subtract(num1, num2);
break;
case 3:
result = multiply(num1, num2);
break;
case 4:
result = divide(num1, num2);
break;
default:
System.out.println("无效的运算符");
return;
}
System.out.println("结果：" + result);
}
// 抽象方法，子类需要实现具体步骤
protected abstract int getInput();
protected abstract int getOperator();
protected abstract int add(int a, int b);
protected abstract int subtract(int a, int b);
protected abstract int multiply(int a, int b);
protected abstract int divide(int a, int b);
}我们定义四个具体的子类，分别实现加、减、乘、除四种运算：
public class Addition extends Calculator {
@Override
protected int getInput() {
return super.getInput();
}
@Override
protected int getOperator() {
return 1;
}
@Override
protected int add(int a, int b) {
return a + b;
}
}
public class Subtraction extends Calculator {
@Override
protected int getInput() {
return super.getInput();
}
@Override
protected int getOperator() {
return 2;
}
@Override
protected int subtract(int a, int b) {
return a - b;
}
}
public class Multiplication extends Calculator {
@Override
protected int getInput() {
return super.getInput();
}
@Override
protected int getOperator() {
return 3;
}
@Override
protected int multiply(int a, int b) {
return a * b;
}
}
public class Division extends Calculator {
@Override
protected int getInput() {
return super.getInput();
}
@Override
protected int getOperator() {
return 4;
}
@Override
protected int divide(int a, int b) {
if (b == 0) {
throw new IllegalArgumentException("除数不能为0");
}
return a / b;
}
}我们在主程序中使用这些子类来执行加、减、乘、除运算：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Calculator calculator = new Addition();
calculator.calculate(5, 3);
calculator = new Subtraction();
calculator.calculate(5, 3);
calculator = new Multiplication();
calculator.calculate(5, 3);
calculator = new Division();
calculator.calculate(5, 3);
}
}通过这个例子，我们可以看到模板方法模式的实现方式以及它在解决实际问题中的应用，在实际应用中，我们还可以根据需要对模板方法模式进行扩展，以满足更复杂的需求。
