设计模式：模板方法模式

模板方法模式（Template Method Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一个算法的骨架，将某些步骤的具体实现延迟到子类中。模板方法模式通过将共同的行为放在父类中，而将具体的实现交给子类来完成，从而实现了代码的复用和扩展。
在模板方法模式中，父类定义了一个模板方法，该方法中包含了算法的骨架，以及一些基本的步骤。这些步骤可以是具体的实现，也可以是抽象的方法，由子类来实现。子类通过继承父类并重写其中的抽象方法，来完成具体步骤的实现。
模板方法模式的核心思想是通过抽象父类定义算法的骨架，将可变的部分延迟到子类中来实现。这样可以在不改变算法结构的情况下，通过不同的子类来实现不同的具体步骤，实现了代码的复用和扩展。

组件

模板方法模式通常包含以下组件：

抽象类（Abstract Class）：抽象类定义了模板方法，即具有预定义结构的主要算法。它可能还包含抽象方法或默认实现，用于由子类实现的步骤。
具体类（Concrete Classes）：这些是从抽象类继承并提供了抽象类中定义的抽象方法实现的子类。每个具体类可以根据需要改变步骤的实现，同时遵循模板方法定义的结构。
钩子方法（Hook Methods）：这些是抽象类中的可选方法，提供了默认实现，但可以被子类重写（覆盖）的方法。钩子方法允许子类自定义算法中的某些步骤，而不改变整体结构。
客户端（Client）：客户端与抽象类中定义的模板方法进行交互。它创建具体类的实例并调用模板方法来执行算法。
模板方法模式允许抽象类定义算法的整体结构，同时将某些步骤的实现委托给子类。这促进了代码的重用，允许在实现上有所变化，并提供了在不同子类之间保持一致的算法结构。

代码示例

abstract class AbstractClass {
    // 模板方法，定义算法的整体结构
    public void templateMethod() {
        step1();
        step2();
        step3();
    }
     // 抽象方法，由子类实现的步骤
    protected abstract void step1();
    protected abstract void step2();
     // 钩子方法，可选的步骤，子类可以选择是否重写
    protected void step3() {
        System.out.println("AbstractClass: 默认实现的step3");
    }
}
 // 具体类A
class ConcreteClassA extends AbstractClass {
    protected void step1() {
        System.out.println("ConcreteClassA: 实现step1");
    }
     protected void step2() {
        System.out.println("ConcreteClassA: 实现step2");
    }
}
 // 具体类B
class ConcreteClassB extends AbstractClass {
    protected void step1() {
        System.out.println("ConcreteClassB: 实现step1");
    }
     protected void step2() {
        System.out.println("ConcreteClassB: 实现step2");
    }
     protected void step3() {
        System.out.println("ConcreteClassB: 重写的step3");
    }
}
 // 客户端代码
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractClass classA = new ConcreteClassA();
        classA.templateMethod();
         System.out.println("-----------------------");
         AbstractClass classB = new ConcreteClassB();
        classB.templateMethod();
    }
}

在上述示例中，我们定义了一个抽象类（AbstractClass），其中包含了模板方法（templateMethod）和抽象方法（step1和step2）。具体类A（ConcreteClassA）和具体类B（ConcreteClassB）分别继承抽象类，并实现了抽象方法。类A和类B可以根据需要改变步骤的实现，并且可以选择是否重写钩子方法（step3）。在客户端代码中，我们创建了具体类的实例并调用模板方法来执行算法。

这个示例展示了如何使用Java实现模板方法模式，通过抽象类定义算法的整体结构，并将某些步骤的实现留给具体类来完成。

源码中使用

在源码中，模板方法模式有很多应用。以下是一些常见的源码中使用模板方法模式的情况：

Java中的Servlet：Java Servlet API中的HttpServlet类就是使用了模板方法模式。HttpServlet类定义了doGet()和doPost()等抽象方法，具体的Servlet类继承HttpServlet并实现这些抽象方法来处理HTTP请求。
Spring框架中的JdbcTemplate：JdbcTemplate是Spring框架中用于简化数据库访问的类。JdbcTemplate类使用了模板方法模式，定义了execute()等模板方法，具体的数据库操作由子类实现。
Android开发中的Activity生命周期：Android的Activity类中的生命周期方法，如onCreate()、onStart()等，也是使用了模板方法模式。Activity类定义了这些生命周期方法，子类可以根据需要重写这些方法来执行自定义的逻辑。
JUnit测试框架：JUnit测试框架中的TestCase类就是使用了模板方法模式。TestCase类定义了setUp()、tearDown()等模板方法，具体的测试逻辑由子类实现。
这些是模板方法模式在源码中的一些常见应用。模板方法模式通过定义一个算法的骨架，将具体的实现留给子类来完成。这样可以确保算法的整体结构稳定，同时也提供了灵活性，让子类可以根据需要改变具体的实现。

优缺点

优点：

提供了一种代码复用的机制：模板方法模式通过定义一个抽象的模板方法和一系列具体的步骤方法，使得多个子类可以共享相同的代码逻辑，提高了代码的复用性。
定义了算法的骨架：模板方法模式将算法的整体结构定义在抽象类中，具体的步骤由子类实现。这样可以确保算法的结构稳定，同时允许子类根据需要进行具体实现。
提供了扩展的能力：子类可以通过重写抽象类中的步骤方法来改变算法的具体实现，从而实现对算法的扩展和定制。

缺点：

可能导致代码膨胀：由于模板方法模式要求定义抽象类和具体的步骤方法，可能会导致类的数量增加，从而增加了代码的复杂性和维护成本。
可能限制了具体步骤的灵活性：由于算法的整体结构已经在抽象类中定义好，子类只能通过重写具体步骤方法来改变算法的实现，有一定的限制性。

总结

模板方法模式通过定义抽象类和具体的步骤方法，提供了一种代码复用的机制，同时也定义了算法的整体结构。它可以提高代码的复用性和可维护性，但也可能导致代码膨胀和灵活性的限制。在使用模板方法模式时，需要权衡其优缺点，确保合理使用。