Java 設計模式之模板方法模式介紹

模板方法模式：定義算法骨架，延遲步驟到子類

模板方法模式 屬於行為型模式。它在一個抽象類中定義一個算法的框架（模板方法），將某些具體步驟的實現延遲到子類中。這使得子類可以在不改變算法結構的情況下，重新定義算法的某些步驟。

核心角色

• AbstractClass（抽象類）：定義模板方法，聲明抽象基本操作（Primitive Operations）。
• ConcreteClass（具體子類）：實現抽象基本操作，完成特定步驟。

經典代碼範例：性能基準測試框架

// 抽象類：定義算法骨架
public abstract class Benchmark {
    // 基本操作：由子類實現具體測試邏輯
    public abstract void benchmark();

    // 模板方法：final 防止被覆寫，封裝算法流程
    public final long repeat(int count) {
        if (count <= 0) return 0;
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            benchmark(); // 呼叫基本操作
        }
        long stopTime = System.currentTimeMillis();
        return stopTime - startTime; // 返回總耗時
    }
}

// 具體子類：實現具體測試內容
public class MethodBenchmark extends Benchmark {
    @Override
    public void benchmark() {
        for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
            System.out.println("i=" + i); // 模擬耗時操作
        }
    }
}

// 客戶端調用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Benchmark operation = new MethodBenchmark();
        long duration = operation.repeat(10); // 執行 10 次
        System.out.println("操作耗時：" + duration + " 毫秒");
    }
}

模式優勢

1. 復用代碼：將不變的流程集中在父類，避免重複。
2. 擴展性強：新增子類即可擴展功能，符合開閉原則。
3. 控制反轉：父類調用子類操作（「好萊塢原則」：Don't call us, we'll call you）。

應用場景

• 多個子類有公共方法，邏輯基本相同。
• 重要、複雜的算法，核心邏輯固定，邊緣步驟可變。
• 重構時，將共同行為提取到父類中。

JDK 中的應用

java.util.AbstractList、java.io.InputStream、javax.servlet.http.HttpServlet 等大量使用了模板方法模式。