Java模板方法模式

模板方法模式定义算法骨架，子类实现具体步骤。

模式定义

意图：定义算法骨架，将某些步骤延迟到子类实现。

适用场景

• 多个类有相似算法结构
• 算法固定，某些步骤可变
• 控制子类扩展点

模式结构

抽象模板类

public abstract class AbstractTemplate {

    // 模板方法（定义算法骨架，final防止覆写）
    public final void execute() {
        step1();
        step2();
        step3();
        hook();  // 钩子方法
    }

    // 基本方法（抽象，子类实现）
    protected abstract void step1();
    protected abstract void step2();

    // 基本方法（可覆写）
    protected void step3() {
        System.out.println("默认步骤3");
    }

    // 钩子方法（可选扩展）
    protected void hook() {
        // 默认空实现，子类可选择性覆写
    }
}

具体实现类

public class ConcreteA extends AbstractTemplate {
    @Override
    protected void step1() {
        System.out.println("ConcreteA - 步骤1");
    }

    @Override
    protected void step2() {
        System.out.println("ConcreteA - 步骤2");
    }

    @Override
    protected void step3() {
        System.out.println("ConcreteA - 步骤3（覆写）");
    }
}

public class ConcreteB extends AbstractTemplate {
    @Override
    protected void step1() {
        System.out.println("ConcreteB - 步骤1");
    }

    @Override
    protected void step2() {
        System.out.println("ConcreteB - 步骤2");
    }

    @Override
    protected void hook() {
        System.out.println("ConcreteB - 钩子方法");
    }
}

使用示例

AbstractTemplate templateA = new ConcreteA();
templateA.execute();
// ConcreteA - 步骤1
// ConcreteA - 步骤2
// ConcreteA - 步骤3（覆写）

AbstractTemplate templateB = new ConcreteB();
templateB.execute();
// ConcreteB - 步骤1
// ConcreteB - 步骤2
// 默认步骤3
// ConcreteB - 钩子方法

实际应用示例

数据处理模板

public abstract class DataProcessor {

    public final void process() {
        loadData();
        validateData();
        transformData();
        saveData();
    }

    protected abstract void loadData();

    protected void validateData() {
        System.out.println("默认验证");
    }

    protected abstract void transformData();

    protected abstract void saveData();
}

public class CsvProcessor extends DataProcessor {
    @Override
    protected void loadData() {
        System.out.println("加载CSV数据");
    }

    @Override
    protected void transformData() {
        System.out.println("转换CSV数据");
    }

    @Override
    protected void saveData() {
        System.out.println("保存CSV数据");
    }
}

public class JsonProcessor extends DataProcessor {
    @Override
    protected void loadData() {
        System.out.println("加载JSON数据");
    }

    @Override
    protected void validateData() {
        System.out.println("JSON格式验证");
    }

    @Override
    protected void transformData() {
        System.out.println("转换JSON数据");
    }

    @Override
    protected void saveData() {
        System.out.println("保存JSON数据");
    }
}

HttpServlet模板

Java Servlet的HttpServlet就是模板方法模式：

public class HttpServlet {
    // 模板方法
    public void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {
        String method = req.getMethod();
        if ("GET".equals(method)) {
            doGet(req, resp);    // 子类实现
        } else if ("POST".equals(method)) {
            doPost(req, resp);   // 子类实现
        }
        // ...
    }

    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {
        // 默认405响应
    }

    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {
        // 默认405响应
    }
}

// 自定义Servlet覆写doGet、doPost
public class MyServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {
        // 处理GET请求
    }
}

钩子方法

钩子方法允许子类控制模板流程：

public abstract class Game {
    public final void play() {
        initialize();
        if (isPlayable()) {  // 钩子方法控制流程
            startPlay();
            endPlay();
        }
    }

    protected abstract void initialize();
    protected abstract void startPlay();
    protected abstract void endPlay();

    // 钩子方法：是否可玩
    protected boolean isPlayable() {
        return true;  // 默认可玩
    }
}

public class Chess extends Game {
    @Override
    protected boolean isPlayable() {
        return false;  // 不能玩
    }
    // 其他方法...
}

模板方法类型

模板方法模式优点

1. 代码复用，公共逻辑在父类
2. 控制子类扩展点
3. 统一算法结构

注意事项

模板方法应声明为final防止覆写

基本方法用protected，限制外部调用

钩子方法提供扩展灵活性

避免模板方法过长，影响阅读

要点总结

1. 模板方法模式定义算法骨架，子类实现细节
2. 抽象类定义模板方法（final）和基本方法
3. 子类覆写抽象方法，可选覆写钩子方法
4. HttpServlet的service()是模板方法的应用
5. 适用于固定流程、可变步骤的场景