18、【模板模式】将算法的框架和具体的实现步骤分离

你好，我是程序员雪球。

今天我们来聊聊 23 种设计模式中，一种常见的行为型模式，模板模式。聊聊它的设计思想、实现原理，应用场景，以及如何使用。

模板模式（Template Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一个算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中实现。模板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。

一、设计思想

模板模式的设计思想是将一个算法的框架和具体的实现步骤分离，使得算法的结构可以保持不变，而具体的实现步骤可以根据需要进行扩展或修改。模板模式通过定义一个抽象类或接口来定义算法的框架，而将具体的实现步骤延迟到子类中实现。这样，算法的框架可以被多个子类共享，从而提高代码的重用性和可扩展性。

二、实现原理

模板模式的实现原理是通过定义一个抽象类或接口来定义算法的框架，该抽象类或接口中包含一个或多个抽象方法，这些抽象方法代表了算法的步骤。子类可以继承抽象类或实现接口，并在子类中实现抽象方法，从而提供算法的具体实现步骤。在调用算法时，通过创建抽象类或接口的实例，并调用实例的方法来执行算法。在调用方法时，会根据实例的具体类型来执行相应的子类中的实现步骤。

三、应用场景

模板模式适用于需要定义一个算法的框架，而将具体的实现步骤延迟到子类中实现的场景。例如：

1. 算法框架：如果你的系统中有一些通用的算法框架，例如排序、搜索等，那么使用模板模式可以将算法的框架和具体的实现步骤分离，从而提高代码的重用性和可扩展性。

2. 代码复用：如果你的系统中有一些通用的代码片段，例如文件操作、数据库操作等，那么使用模板模式可以将这些代码片段封装成模板类，从而提高代码的重用性。

3. 框架开发：如果你正在开发一个框架，那么使用模板模式可以将框架的核心功能和具体的实现步骤分离，从而提高框架的灵活性和可扩展性。

四、示例代码

下面是一个使用 Java 实现的模板模式的示例代码：

java 复制

public class TemplatePatternExample {

public static void main(String[] args) {

// 创建抽象类

AbstractClass abstractClass = new ConcreteClass();

// 调用方法

abstractClass.templateMethod();

}

}

// 抽象类

abstract class AbstractClass {

public abstract void abstractMethod();

public void templateMethod() {

// 执行抽象方法

abstractMethod();

}

}

// 具体类

class ConcreteClass extends AbstractClass {

@Override

public void abstractMethod() {

System.out.println("ConcreteClass abstractMethod()");

}

}

在上述示例中，我们创建了一个抽象类 AbstractClass 和一个具体类 ConcreteClass 。在 AbstractClass 中，我们定义了一个抽象方法 abstractMethod ，该方法代表了算法的一个步骤。在 templateMethod 方法中，我们调用了 abstractMethod 方法，从而实现了算法的一个步骤。在 ConcreteClass 中，我们实现了 abstractMethod 方法，从而提供了算法的具体实现步骤。

在 main 方法中，我们创建了一个 AbstractClass 的实例 abstractClass ，并将其指向一个 ConcreteClass 的实例。然后，我们调用 abstractClass 的 templateMethod 方法，从而执行了算法的一个步骤。在执行 templateMethod 方法时，会根据 abstractClass 的具体类型来执行相应的 abstractMethod 方法，从而实现了算法的具体实现步骤。

模板模式的优点是可以将算法的框架和具体的实现步骤分离，使得算法的结构可以保持不变，而具体的实现步骤可以根据需要进行扩展或修改。它的缺点是可能会导致类的层次结构复杂，并且可能会导致代码的可读性和可维护性降低。

总结

一、设计思想

模板模式的设计思想是将一个算法的框架和具体的实现步骤分离，使得算法的结构可以保持不变，而具体的实现步骤可以根据需要进行扩展或修改。

二、实现原理

模板模式的实现原理是通过定义一个抽象类或接口来定义算法的框架，该抽象类或接口中包含一个或多个抽象方法，这些抽象方法代表了算法的步骤。

三、应用场景

模板模式适用于需要定义一个算法的框架，而将具体的实现步骤延迟到子类中实现的场景。例如：

1、算法框架；

2、代码复用；

3、框架开发；

讨论环节

为了方便你理解和巩固今天的内容，我给你留下两个讨论题，请在评论区与我一起讨论吧。

1. 模板模式的核心设计思想是什么？

2. 请说说你用过模板模式的场景？

如果觉得有收获，请双击支持，关注，后期我会持续更新更多相关知识。