引言

喜爱车的朋友们一定知道，今年tesla发布了一款车叫model 3，这辆车支持两种解锁方式，一种是刷卡进入，还有一种使用手机解锁，也就是说开走一辆model 3 的步骤如下：解锁、驰骋、上锁。如果你身边有一群开的model 3的朋友，你们相约一起不停的解锁、驰骋、上锁，那场面一定很酷。

为什么要使用模板模式

现在以model 3的开锁方式来分，一般是以刷卡进入车内和手机解锁两种，正常的逻辑思维是抽象成一个父类，子类继承父类，并实现抽象方法：

public abstract class ITesla{ //开锁 public abstract void unlock(); //驰骋 public abstract void drive(); //上锁 public abstract void lock(); //使用 public abstract void use();}

使用刷卡进入model 3的方式如下：

public class Model3Card extends ITesla{ @Override public void unlock(){ System.out.println("刷卡进入model 3 ..."); } @Override public void drive(){ System.out.println("正在行驶中 ..."); } @Override public void lock(){ System.out.println("上锁 ..."); } @Override public void use(){ unlock(); drive(); lock(); }}

使用手机进入model3的方式如下：

public class Model3Phone extends ITesla{ @Override public void unlock(){ System.out.println("使用手机进入model 3 ..."); } @Override public void drive(){ System.out.println("正在行驶中 ..."); } @Override public void lock(){ System.out.println("上锁 ..."); } @Override public void use(){ unlock(); drive(); lock(); }}

OK, 看客户端的调用:

public class Client{ public static void main(String[] args){ ITesla card = new Model3Card(); card.use(); System.out.println("========================"); ITesla phone = new Model3Phone(); phone.use(); }}

相信都已经看出代码的问题，use方法的实现是一样的，也就是代码重复了，这是病必须得治，药方就是模板方式模式。

什么是模板模式

模板模式的定义如下：

模板方法模式：定义一个操作中算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法模式使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。 Template Method Pattern: Define the skeleton of an algorithm in an operation, deferring some steps to subclasses. Template Method lets subclasses redefine certain steps of an algorithm without changing the algorithm's structure.​

模板方法模式是一种基于继承的代码复用技术，它是一种类行为型模式。 模板方法模式是结构最简单的行为型设计模式，在其结构中只存在父类与子类之间的继承关系。通过使用模板方法模式，可以将一些复杂流程的实现步骤封装在一系列基本方法中，在抽象父类中提供一个称之为模板方法的方法来定义这些基本方法的执行次序，而通过其子类来覆盖某些步骤，从而使得相同的算法框架可以有不同的执行结果。模板方法模式提供了一个模板方法来定义算法框架，而某些具体步骤的实现可以在其子类中完成。

在软件开发中，有时会遇到类似的情况，某个方法的实现需要多个步骤（类似“请客”），其中有些步骤是固定的（类似“点单”和“买单”），而有些步骤并不固定，存在可变性（类似“吃东西”）。为了提高代码的复用性和系统的灵活性，可以使用一种称之为模板方法模式的设计模式来对这类情况进行设计，在模板方法模式中，将实现功能的每一个步骤所对应的方法称为基本方法（例如“点单”、“吃东西”和“买单”），而调用这些基本方法同时定义基本方法的执行次序的方法称为模板方法（例如“请客”）。在模板方法模式中，可以将相同的代码放在父类中，例如将模板方法“请客”以及基本方法“点单”和“买单”的实现放在父类中，而对于基本方法“吃东西”，在父类中只做一个声明，将其具体实现放在不同的子类中，在一个子类中提供“吃面条”的实现，而另一个子类提供“吃满汉全席”的实现。通过使用模板方法模式，一方面提高了代码的复用性，另一方面还可以利用面向对象的多态性，在运行时选择一种具体子类，实现完整的“请客”方法，提高系统的灵活性和可扩展性。

模板方法模式结构与实现

模式结构

模板方法模式结构比较简单，其核心是抽象类和其中的模板方法的设计，其结构如图所示：

模板方法模式包含如下两个角色：

AbstractClass（抽象类）在抽象类中定义了一系列基本操作(PrimitiveOperations)，这些基本操作可以是具体的，也可以是抽象的，每一个基本操作对应算法的一个步骤，在其子类中可以重定义或实现这些步骤。同时，在抽象类中实现了一个模板方法(Template Method)，用于定义一个算法的框架，模板方法不仅可以调用在抽象类中实现的基本方法，也可以调用在抽象类的子类中实现的基本方法，还可以调用其他对象中的方法。ConcreteClass（具体子类）

它是抽象类的子类，用于实现在父类中声明的抽象基本操作以完成子类特定算法的步骤，也可以覆盖在父类中已经实现的具体基本操作。

模式实现

在实现模板方法模式时，开发抽象类的软件设计师和开发具体子类的软件设计师之间可以进行协作。一个设计师负责给出一个算法的轮廓和框架，另一些设计师则负责给出这个算法的各个逻辑步骤。实现这些具体逻辑步骤的方法即为基本方法，而将这些基本方法汇总起来的方法即为模板方法，模板方法模式的名字也因此而来。下面将详细介绍模板方法和基本方法：

模板方法

一个模板方法是定义在抽象类中的、把基本操作方法组合在一起形成一个总算法或一个总行为的方法。这个模板方法定义在抽象类中，并由子类不加以修改地完全继承下来。模板方法是一个具体方法，它给出了一个顶层逻辑框架，而逻辑的组成步骤在抽象类中可以是具体方法，也可以是抽象方法。由于模板方法是具体方法，因此模板方法模式中的抽象层只能是抽象类，而不是接口。

基本方法

基本方法是实现算法各个步骤的方法，是模板方法的组成部分。基本方法又可以分为三种：抽象方法(Abstract Method)、具体方法(Concrete Method)和钩子方法(Hook Method)。

(1) 抽象方法：一个抽象方法由抽象类声明、由其具体子类实现。抽象方法以abstract关键字标识。

(2) 具体方法：一个具体方法由一个抽象类或具体类声明并实现，其子类可以进行覆盖也可以直接继承。

(3) 钩子方法：一个钩子方法由一个抽象类或具体类声明并实现，而其子类可能会加以扩展。通常在父类中给出的实现是一个空实现，并以该空实现作为方法的默认实现，当然钩子方法也可以提供一个非空的默认实现。

在模板方法模式中，钩子方法有两类：第一类钩子方法可以与一些具体步骤“挂钩”，以实现在不同条件下执行模板方法中的不同步骤，这类钩子方法的返回类型通常是bool类型的，这类方法名一般为IsXXX()，用于对某个条件进行判断，如果条件满足则执行某一步骤，否则将不执行，如下代码片段所示：

//模板方法public void templateMethod() { open(); display(); //通过钩子方法来确定某步骤是否执行 if (isPrint()) { print(); } //钩子方法 public boolean isPrint(){ return true; }

在代码中isPrint()方法即是钩子方法，它可以决定print()方法是否执行，一般情况下，钩子方法的返回值为true，如果不希望某方法执行，可以在其子类中覆盖钩子方法，将其返回值改为false即可，这种类型的钩子方法可以控制方法的执行，对一个算法进行约束。

还有一类钩子方法就是实现体为空的具体方法，子类可以根据需要覆盖或者继承这些钩子方法，与抽象方法相比，这类钩子方法的好处在于子类如果没有覆盖父类中定义的钩子方法，编译可以正常通过，但是如果没有覆盖父类中声明的抽象方法，编译将报错。

案例

OK，学习了模板模式后，我们将前面的model 3的例子使用模板模式改写一下.

第一步还是定义我们的父类，一些共同的方法，我们直接在父类实现，如下：

public abstract ITesla{ //开锁 public abstract void unlock(); //驰骋 public void drive(){ System.out.println("正在行驶中 ..."); } //上锁 public void lock(){ System.out.println("上锁 ..."); } //使用 public void use(){ unlock(); drive(); lock(); }}

使用刷卡进入model 3的方式如下：

public class Model3Card extends ITesla{ @Override public void unlock(){ System.out.println("刷卡进入model 3 ..."); }}

使用手机进入model 3的方式如下：

public class Model3Phone extends ITesla{ @Override public void unlock(){ System.out.println("使用手机进入model 3 ..."); }}

客户端的调用不变，我们发现在子类中只是实现了解锁的方式不一样，其他步骤和父类保持不变，消除了重复代码。

总结

在模板方法模式中，由于面向对象的多态性，子类对象在运行时将覆盖父类对象，子类中定义的方法也将覆盖父类中定义的方法，因此程序在运行时，具体子类的基本方法将覆盖父类中定义的基本方法，子类的钩子方法也将覆盖父类的钩子方法，从而可以通过在子类中实现的钩子方法对父类方法的执行进行约束，实现子类对父类行为的反向控制。