模板方法模式
1、模板方法模式介绍
模板方法模式是一种行为型设计模式，定义了一个算法的框架，将其中一些步骤延迟到子类中实现。它使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中某些步骤的具体实现方式。
模板方法模式通常由两部分组成：
抽象模板类（Abstract Template Class）：定义了算法的框架和每个步骤应该如何执行，但并不实现全部方法，并且该类中的某些方法可以有默认实现。
具体实现类（Concrete Implementation Class）：实现抽象模板类中的未实现方法，以及定义算法中的一些细节。
2、具体例子
考试的试卷，每个人都是考同一个试卷，但是老师将题目写在黑板上，同学们自己抄试卷。
2.1 不使用模板方法
学生甲抄写的试卷：
package com.shier.template; /** * 学生甲抄的试卷 * @author Shier * CreateTime 2023/4/22 22:03 */ public class TestPaperA { //试题1 public void testQuestion1() { System.out.println(" 杨过得到，后来给了郭靖，炼成倚天剑、屠龙刀的玄铁可能是[ ] "+ " a.球磨铸铁 b.马口铁 c.高速合金钢 d.碳素纤维 "); System.out.println("答案：b"); } //试题2 public void testQuestion2() { System.out.println(" 杨过、程英、陆无双铲除了情花，造成[ ] "+ "a.使这种植物不再害人 b.使一种珍稀物种灭绝 c.破坏了那个生物圈的生态平衡 d.造成该地区沙漠化 "); System.out.println("答案：a"); } //试题3 public void testQuestion3() { System.out.println(" 蓝凤凰致使华山师徒、桃谷六仙呕吐不止,如果你是大夫,会给他们开什么药[ ] "+ "a.阿司匹林 b.牛黄解毒片 c.氟哌酸 d.让他们喝大量的生牛奶 e.以上全不对 "); System.out.println("答案：c"); } }
学生乙的抄写的试卷：
/** * 学生乙抄的试卷 * * @author Shier * CreateTime 2023/4/22 22:03 */ public class TestPaperB { //试题1 public void testQuestion1() { System.out.println(" 杨过得到，后来给了郭靖，炼成倚天剑、屠龙刀的玄铁可能是[ ] " + " a.球磨铸铁 b.马口铁 c.高速合金钢 d.碳素纤维 "); System.out.println("答案：d"); } //试题2 public void testQuestion2() { System.out.println(" 杨过、程英、陆无双铲除了情花，造成[ ] " + "a.使这种植物不再害人 b.使一种珍稀物种灭绝 c.破坏了那个生物圈的生态平衡 d.造成该地区沙漠化 "); System.out.println("答案：b"); } //试题3 public void testQuestion3() { System.out.println(" 蓝凤凰致使华山师徒、桃谷六仙呕吐不止,如果你是大夫,会给他们开什么药[ ] " + "a.阿司匹林 b.牛黄解毒片 c.氟哌酸 d.让他们喝大量的生牛奶 e.以上全不对 "); System.out.println("答案：a"); } }
测试类：
/** * * @author Shier * CreateTime 2023/4/22 22:05 */ public class Test { public static void main(String[] args){ System.out.println("学生甲抄的试卷："); TestPaperA studentA = new TestPaperA(); studentA.testQuestion1(); studentA.testQuestion2(); studentA.testQuestion3(); System.out.println("学生乙抄的试卷："); TestPaperB studentB = new TestPaperB(); studentB.testQuestion1(); studentB.testQuestion2(); studentB.testQuestion3(); } }
结果如下：
观察发现：学生甲和学生乙两个抄试卷类非常类似，除了答案不同，没什么不一样，这样写又容易错，又难以维护。
2.2 使用模板方法模式
最终使用模板方法的得出的UML类图如下：
使用继承，父类（抽象类）就应该要成为子类的模板，所有重复的代码都应该要上升到父类去，而不是让每个子类都去重复。
当我们要完成在某一细节层次一致的一个过程或一系列步骤，但其个别步骤在更详细的层次上的实现可能不同时，我们通常考虑用模板方法模式来处理。
抽象类TestPaper：
/** * @author Shier * CreateTime 2023/4/22 22:11 */ public abstract class TestPaper { // 给继承TestPaper的子类来重写，返回不同的答案 protected abstract String answer1(); protected abstract String answer2(); protected abstract String answer3(); public void testQuestion1() { System.out.println(" 杨过得到，后来给了郭靖，炼成倚天剑、屠龙刀的玄铁可能是[ ] " + " a.球磨铸铁 b.马口铁 c.高速合金钢 d.碳素纤维 "); System.out.println("答案：" + this.answer1()); } //试题2 public void testQuestion2() { System.out.println(" 杨过、程英、陆无双铲除了情花，造成[ ] " + "a.使这种植物不再害人 b.使一种珍稀物种灭绝 c.破坏了那个生物圈的生态平衡 d.造成该地区沙漠化 "); System.out.println("答案：" + this.answer2()); } //试题3 public void testQuestion3() { System.out.println(" 蓝凤凰致使华山师徒、桃谷六仙呕吐不止,如果你是大夫,会给他们开什么药[ ] " + "a.阿司匹林 b.牛黄解毒片 c.氟哌酸 d.让他们喝大量的生牛奶 e.以上全不对 "); System.out.println("答案：" + this.answer3()); } }
此时的甲乙同学的类，就相当于一个答题卡一样，只要把答案写上去，就可以，就不要再去抄题目。
/** * 学生甲抄的试卷 * @author Shier * CreateTime 2023/4/22 22:03 */ public class TestPaperA extends TestPaper{ /** * 第一题答案 * @return */ @Override protected String answer1() { return "b"; } /** * 第二题 * @return */ @Override protected String answer2() { return "a"; } /** * 第三题 * @return */ @Override protected String answer3() { return "c"; } }
/** * 学生乙抄的试卷 * * @author Shier * CreateTime 2023/4/22 22:03 */ public class TestPaperB extends TestPaper{ /** * 第一题答案 * @return */ @Override protected String answer1() { return "b"; } /** * 第二题 * @return */ @Override protected String answer2() { return "a"; } /** * 第三题 * @return */ @Override protected String answer3() { return "c"; } }
测试类：
/** * * @author Shier * CreateTime 2023/4/22 22:03 */ public class Test { public static void main(String[] args){ System.out.println("学生甲抄的试卷："); TestPaper studentA = new TestPaperA(); studentA.testQuestion1(); studentA.testQuestion2(); studentA.testQuestion3(); System.out.println("学生乙抄的试卷："); TestPaper studentB = new TestPaperB(); studentB.testQuestion1(); studentB.testQuestion2(); studentB.testQuestion3(); } }
3、模板方法
模板方法的结构图：
AbstractClass是抽象类，其实也就是一个抽象模板，定义并实现了一个模板方法。这个模板方法一般是一个具体方法，它给出了一个顶级逻辑的骨架，而逻辑的组成步骤在相应的抽象操作中，推迟到子类实现。顶级逻辑也有可能调用一些具体方法。
ConcreteClass，实现父类所定义的一个或多个抽象方法。每一个AbstractClass都可以有任意多个ConcreteClass与之对应，而每一个ConcreteClass都可以给出这些抽象方法（也就是顶级逻辑的组成步骤）的不同实现，从而使得顶级逻辑的实现各不相同。
4、总结
模板方法模式是通过把不变行为搬移到超类，去除子类中的重复代码来体现它的优势。
模板方法模式优点：
避免重复代码：将公共的方法提取到抽象模板类中，子类不再需要编写相同的代码段。
提高代码可扩展性：子类可以通过实现抽象模板类中的具体方法来改变算法的实现方式，从而达到扩展算法的目的，而不会影响到算法的整体结构。
降低代码耦合度：算法的框架和具体实现分别由抽象模板类和其子类实现，它们之间通过接口或者抽象父类进行交互，不直接依赖于具体的实现类。
缺点：
违反了单一职责原则：抽象模板类将算法的各个步骤定义在一个类中，其中包含了不同的逻辑分支，在一些情况下可能会使得该类变得比较庞大，难以维护和拓展。
可能导致代码复杂性增加：模板方法模式要求实现类必须提供某些具体的实现方法，这可能会导致实现类在实现这些方法时需要考虑更多的细节问题，从而增加了代码的复杂度。
破坏了封装性：实现类需要实现抽象模板类中定义的某些方法，这意味着实现类需要访问抽象模板类中的一些属性和方法，从而破坏了抽象模板类的封装性。
当不变的和可变的行为在方法的子类实现中混合在一起的时候，不变的行为就会在子类中重复出现。我们通过模板方法模式把这些行为搬移到单一的地方，这样就帮助子类摆脱重复的不变行为的纠缠。
5、模板方法模式和原型模式的区别
我认为都是不断的 new 同一个对象，来初始化不同的数据来得到不同的内容，但是具体的区别如下所述
模板方法模式和原型模式是两种不同的设计模式，它们的作用和应用场景不同。
模板方法模式是一种行为型设计模式，它定义一个操作中的算法骨架，并允许子类为一个或多个步骤提供实现，而不需要改变算法的结构。模板方法模式的主要目的是在保持算法结构不变的同时，允许子类为某些步骤提供具体实现，从而实现代码复用和扩展。
原型模式是一种创建型设计模式，它通过复制现有对象来创建新对象，从而避免了从头开始创建新对象的代码。原型模式通过使用原型管理器来存储原型对象，并在需要时获取原型对象的副本，以避免多次创建相同的对象。
模板方法模式和原型模式的区别：
| 区别 | 模板方法模式 | 原型模式 |
| 目的不同 | 保持算法结构不变的同时，允许子类为某些步骤提供具体实现 | 通过复制现有对象来创建新对象，避免了从头开始创建新对象的代码 |
| 适用场景不同 | 具有相同算法结构但某些步骤具体实现可能不同的场景，例如算法、流程和框架的设计中 | 创建大量相似对象的场景，例如在图形界面中创建图形对象 |
| 实现方式不同 | 通过定义抽象类和具体子类实现 | 通过复制现有对象来创建新对象 |
