【设计模式】模板模式

简介
假设你要冲泡咖啡和茶，两者的流程相似但部分步骤不同：

1. 烧水（公共步骤）
2. 加入主材料（咖啡粉/茶叶）
3. 添加调料（糖/牛奶）→ 可选步骤
4. 倒进杯子（公共步骤）

模板模式的作用：

• 在父类中定义冲泡饮料的固定流程（如烧水、倒杯），子类只需实现差异步骤（如加咖啡粉或茶叶）。
• 避免重复代码，同时允许灵活扩展（如是否加调料）。

适用场景：

• 多个类有相同流程，但某些步骤实现不同（如数据处理、文件解析）。
• 需要控制子类的扩展点（如钩子方法）。

优点：

• 代码复用：公共逻辑在父类实现。
• 灵活扩展：子类只需关注差异步骤。

缺点：

• 父类定义流程，子类可能被限制灵活性。
• 容易因父类修改影响所有子类。

代码

// 抽象模板类：定义饮料冲泡流程
abstract class BeverageTemplate {
    // 模板方法（final 防止子类覆盖）
    public final void prepareBeverage() {
        boilWater();
        brew();
        addCondiments(); // 钩子方法（可选步骤）
        pourInCup();
    }

    // 公共步骤
    private void boilWater() {
        System.out.println("烧水");
    }

    private void pourInCup() {
        System.out.println("倒进杯子");
    }

    // 抽象方法：子类必须实现
    protected abstract void brew();

    // 钩子方法（默认不添加调料，子类可选覆盖）
    protected void addCondiments() {}
}

// 具体子类：咖啡
class Coffee extends BeverageTemplate {
    protected void brew() {
        System.out.println("加入咖啡粉");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("加糖和牛奶");
    }
}

// 具体子类：茶
class Tea extends BeverageTemplate {
    protected void brew() {
        System.out.println("加入茶叶");
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        BeverageTemplate coffee = new Coffee();
        coffee.prepareBeverage();
        // 输出：
        // 烧水 → 加入咖啡粉 → 加糖和牛奶 → 倒进杯子

        BeverageTemplate tea = new Tea();
        tea.prepareBeverage();
        // 输出：
        // 烧水 → 加入茶叶 → 倒进杯子
    }
}

类图

@startuml
abstract class BeverageTemplate {
    + prepareBeverage(): void
    - boilWater(): void
    - pourInCup(): void
    # brew(): void
    # addCondiments(): void
}

class Coffee {
    # brew(): void
    # addCondiments(): void
}

class Tea {
    # brew(): void
}

BeverageTemplate <|-- Coffee
BeverageTemplate <|-- Tea
@enduml

场景
数据库连接、执行SQL、关闭连接的固定流程。

// 抽象模板类
public abstract class JdbcTemplate {
    // 模板方法
    public final void execute() {
        connect();
        String sql = buildSql(); // 抽象方法
        executeSql(sql);
        close();
    }

    private void connect() {
        System.out.println("连接数据库");
    }

    private void executeSql(String sql) {
        System.out.println("执行SQL: " + sql);
    }

    private void close() {
        System.out.println("关闭连接");
    }

    protected abstract String buildSql();
}

// 具体子类：用户查询
class UserQuery extends JdbcTemplate {
    protected String buildSql() {
        return "SELECT * FROM users";
    }
}

// 具体子类：订单插入
class OrderInsert extends JdbcTemplate {
    protected String buildSql() {
        return "INSERT INTO orders VALUES (...)";
    }
}

// 客户端代码
public class DatabaseClient {
    public static void main(String[] args) {
        JdbcTemplate userQuery = new UserQuery();
        userQuery.execute();
        // 输出：
        // 连接数据库 → 执行SQL: SELECT * FROM users → 关闭连接

        JdbcTemplate orderInsert = new OrderInsert();
        orderInsert.execute();
        // 输出：
        // 连接数据库 → 执行SQL: INSERT INTO orders... → 关闭连接
    }
}