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108、23种设计模式之模板方法模式（17/23）

news 2025/10/11 7:20:43

一、定义

模板方法模式是一种行为型设计模式，它在抽象类中定义一个操作的算法骨架（模板方法），将算法中的某些步骤延迟到子类中实现。子类可以在不改变算法整体结构的情况下，重写特定步骤的实现细节。

核心思想：封装不变部分，扩展可变部分，通过抽象类固定算法流程，子类负责填充具体实现。

二、优缺点分析

1.优点：

（1）代码复用：将公共逻辑（不变步骤）集中在抽象类中，避免重复代码。
（2）行为控制：抽象类控制算法流程，子类仅负责具体实现，符合 “开闭原则”（对扩展开放，对修改关闭）。
（3）结构清晰：算法骨架明确，子类无需关心整体流程，只需专注于特定步骤。

2.缺点：

（1）灵活性限制：算法骨架被固定在抽象类中，若需修改整体流程，需修改抽象类，违反 “开闭原则”。
（2）子类膨胀：若可变步骤较多，可能导致子类数量激增，增加维护成本。

三、应用场景

（1）算法流程固定，但部分步骤实现可变：如框架中的生命周期方法（初始化、执行、销毁）。
（2）多个子类存在公共逻辑：可将公共逻辑提取到抽象类，子类仅实现差异部分。
（3）需要控制子类扩展：通过模板方法约束子类的行为，确保算法流程一致。
典型案例：

框架中的初始化流程（如 Spring 的init-method）。
测试框架中的用例执行流程（ setup → test → teardown ）。
文档生成工具（固定格式，内容可变）。

四、C# 代码示例

以 “咖啡与茶的冲泡流程” 为例，两者流程相似（ boiling water → brewing → pouring → adding condiments ），但具体步骤实现不同。

using System;// 抽象类：定义算法骨架（模板方法）
public abstract class Beverage
{// 模板方法：固定算法流程，用sealed防止子类重写public sealed void PrepareRecipe(){BoilWater();Brew();         // 抽象方法，子类实现PourInCup();AddCondiments(); // 抽象方法，子类实现}// 具体方法：公共步骤（不变部分）private void BoilWater(){Console.WriteLine("Boiling water");}private void PourInCup(){Console.WriteLine("Pouring into cup");}// 抽象方法：子类需实现的可变步骤protected abstract void Brew();protected abstract void AddCondiments();
}// 具体子类：咖啡
public class Coffee : Beverage
{protected override void Brew(){Console.WriteLine("Dripping coffee through filter");}protected override void AddCondiments(){Console.WriteLine("Adding sugar and milk");}
}// 具体子类：茶
public class Tea : Beverage
{protected override void Brew(){Console.WriteLine("Steeping the tea");}protected override void AddCondiments(){Console.WriteLine("Adding lemon");}
}// 客户端调用
class Program
{static void Main(string[] args){Beverage coffee = new Coffee();Console.WriteLine("Making coffee:");coffee.PrepareRecipe();Beverage tea = new Tea();Console.WriteLine("\nMaking tea:");tea.PrepareRecipe();}
}

输出结果：

Making coffee:
Boiling water
Dripping coffee through filter
Pouring into cup
Adding sugar and milkMaking tea:
Boiling water
Steeping the tea
Pouring into cup
Adding lemon