行为型——模板方法模式

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什么是模板方法模式

模板方法模式：定义某种操作的一个算法骨架，而将算法的一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变该算法结构的情况下重定义该算法的某些特定步骤。

所谓模板方法模式，就是创建一个模板，模板指的就是一个方法或者说操作，这个方法包含一组步骤，其中任何步骤都可以是抽象的，交由子类来具体实现。

这样的例子在生活中还有很多，例如，一个人每天会起床、吃饭、做事、睡觉等，其中“做事”的内容每天可能不同。我们把这些规定了流程或格式的实例定义成模板，允许使用者根据自己的需求去更新它，例如，简历模板、论文模板、Word 中模板文件等。

该模式优缺点定义如下：

优点
1. 它封装了不变部分，扩展可变部分。它把认为是不变部分的算法封装到父类中实现，而把可变部分算法由子类继承实现，便于子类继续扩展。
2. 它在父类中提取了公共的部分代码，便于代码复用。
3. 部分方法是由子类实现的，因此子类可以通过扩展方式增加相应的功能，符合开闭原则。
缺点
1. 对每个不同的实现都需要定义一个子类，这会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象，间接地增加了系统实现的复杂度。
2. 父类中的抽象方法由子类实现，子类执行的结果会影响父类的结果，这导致一种反向的控制结构，它提高了代码阅读的难度。
3. 由于继承关系自身的缺点，如果父类添加新的抽象方法，则所有子类都要改一遍。

模板方法模式和策略模式非常相像，下面将两者作一个简单的对比：

功能上的不同
- 策略模式定义一个算法家族，这些算法之间可以互换
- 模板方法模式定义一个算法大纲，大纲中的每一个步骤都可以是抽象的，交由子类来实现
实现方式上的不同
- 策略模式通过组合方式来实现，客户类持有抽象策略类
- 模板方法模式通过继承方式实现

模板方法模式用到了虚函数的多态性技术以及“不用调用我，让我来调用你”的反向控制技术，包含以下角色：

抽象模板类

抽象模板类负责给出一个算法的轮廓和骨架。它由一个模板方法和若干个基本方法构成。这些方法的定义如下。
- 模板方法：定义了算法的骨架，按某种顺序调用其包含的基本方法。
- 基本方法：算法大纲中的具体步骤
  - 抽象方法：在抽象类中声明，由具体子类实现。
  - 具体方法：在抽象类中已经实现，在具体子类中可以继承或重写它。
  - 钩子方法：在抽象类中已经实现，包括用于判断的逻辑方法和需要子类重写的空方法两种。
具体实现类

实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法。

模板方法模式结构图如下：

模板方法模式通常适用于以下场景。

算法的整体步骤很固定，但其中个别部分易变时，这时候可以使用模板方法模式，将容易变的部分抽象出来，供子类实现。
当多个子类存在公共的行为时，可以将其提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。首先，要识别现有代码中的不同之处，并且将不同之处分离为新的操作。最后，用一个调用这些新的操作的模板方法来替换这些不同的代码。
当需要控制子类的扩展时，模板方法只在特定点调用钩子操作，这样就只允许在这些点进行扩展。

JDK中的应用
- 排序接口，即通过实现 comparable 接口，然后调用 Collections.sort() 或者 Arrays.sort() 方法进行排序。这个方法其实也是个模板方法，比较器的实现步骤如下：
  - 构建对象数组
  - 通过 Arrays.sort 方法对数组排序，传参为 Comparable 接口的实例
  - 比较时候会调用我们的实现类的 compareTo() 方法
  - 将排好序的数组设置进原数组中，排序完成
Spring中的应用
- Spring中的应用非常多，比如IOC容器初始化时调用refresh方法
- JDBC Template，通过模板方法+回调实现

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