GPT带我学-设计模式-模板模式

1 请你给我介绍一下设计模式中的模板模式

模板模式是一种行为设计模式，它定义了一个算法的骨架，将一些步骤的具体实现延迟到子类中。模板模式允许子类重新定义算法的某些特定步骤，而不需要改变算法的结构。

模板模式由以下几个角色组成：

• 抽象类（Abstract Class）：抽象类定义了一个模板方法，该方法定义了算法的骨架，包含了一系列抽象方法或可选的具体实现方法。抽象类可以提供默认的实现，也可以作为模板方法的一部分使用。
• 具体类（Concrete Class）：具体类实现了抽象类中定义的抽象方法，完成了算法中的具体步骤。

模板模式的工作流程如下：

1. 定义一个抽象类，其中包含一个模板方法。
2. 在模板方法中定义算法的骨架，即一系列的步骤。
3. 将某些具体步骤的实现延迟到子类中，通过定义抽象方法或可选的具体实现方法来实现。
4. 具体子类继承抽象类，并实现其中的抽象方法或可选的具体实现方法，完成算法中的具体步骤。
5. 客户端通过调用抽象类的模板方法来使用模板模式。

模板模式的优点包括：

1. 通过定义算法的骨架，使算法的结构更加清晰明了。
2. 提供了一种方便的扩展算法的方式。只需继承抽象类并实现相应的方法即可。
3. 将公共的代码抽取到父类中，避免了代码的重复。

模板模式的缺点包括：

1. 可能会导致类的数量增加：因为模板模式需要定义抽象类和具体类，所以可能会导致类的数量增加，特别是当有多个变种的算法时。
2. 可能会引入不必要的复杂性：模板模式将算法的具体实现分散到不同的类中，可能会增加代码的复杂性和理解难度。
3. 不太灵活：因为模板模式的算法骨架是固定的，所以对于需要大量变动的算法，模板模式可能不太适用。如果有太多的不同步骤和变种，维护和使用模板模式可能会变得困难。
4. 可能会限制了代码的扩展性：因为算法的结构是固定的，所以对于需要频繁变动的部分，可能需要修改抽象类的结构，这可能会影响到其他使用该模板的类。

总结来说，模板模式通过定义算法的骨架和将具体步骤的实现延迟到子类中，提供了一种方便的算法设计和扩展方式，可以提高代码的重用性和可维护性。

2 请你用java举一个实际一点的例子

好的，下面是一个使用模板模式的java示例：
在下面的示例中，抽象类 Game 定义了一个模板方法 play()，它定义了一个游戏的骨架，包含了初始化游戏、开始游戏和结束游戏的步骤。具体的游戏类 Football 和 Basketball 继承抽象类 Game，并实现了抽象方法，在不同的具体类中完成了对应的具体步骤。

abstract class Game {abstract void initialize();abstract void startPlay();abstract void endPlay();// 模板方法public final void play() {// 初始化游戏initialize();// 开始游戏startPlay();// 结束游戏endPlay();}
}class Football extends Game {@Overridevoid initialize() {System.out.println("Football Game Initialized! Start playing.");}@Overridevoid startPlay() {System.out.println("Football Game Started. Enjoy the game!");}@Overridevoid endPlay() {System.out.println("Football Game Finished!");}
}class Basketball extends Game {@Overridevoid initialize() {System.out.println("Basketball Game Initialized! Start playing.");}@Overridevoid startPlay() {System.out.println("Basketball Game Started. Enjoy the game!");}@Overridevoid endPlay() {System.out.println("Basketball Game Finished!");}
}public class TemplatePatternExample {public static void main(String[] args) {Game footballGame = new Football();footballGame.play();System.out.println("------------------------------");Game basketballGame = new Basketball();basketballGame.play();}
}

通过创建不同的具体游戏对象，然后调用它们的 play() 方法，我们可以按照固定的游戏流程来玩足球游戏和篮球游戏。输出结果如下：

Football Game Initialized! Start playing.
Football Game Started. Enjoy the game!
Football Game Finished!
------------------------------
Basketball Game Initialized! Start playing.
Basketball Game Started. Enjoy the game!
Basketball Game Finished!

这个例子展示了模板模式的应用，通过定义抽象类的模板方法，将游戏的算法骨架固定下来，并将具体的步骤实现延迟给子类，从而实现了游戏的统一流程管理，同时也提供了扩展游戏的方式。

3 模板模式有几种形式

模板模式有两种常见的形式：

• 基本的模板模式（Basic Template Pattern）：基本的模板模式是指通过抽象类定义算法的骨架，将某些步骤的具体实现延迟到子类中。抽象类中的模板方法定义了算法的骨架，包含了一系列的抽象方法或具体实现方法。子类继承抽象类，并实现其中的抽象方法，完成算法中的具体步骤。

• 钩子方法模式（Hook Method Pattern）：钩子方法模式是基本的模板模式的扩展，它允许子类在父类的算法中插入或不插入一些特定的行为。钩子方法是指在抽象类中提供一个空实现或默认返回值的抽象方法，子类可以选择性地覆盖或使用这些钩子方法，按需插入自己的行为。

这两种形式都遵循了模板模式的基本原则，即通过抽象类定义算法的骨架，将某些具体步骤的实现延迟到子类中，以实现代码重用和扩展的目的。在实际应用中，根据需要选择合适的形式来设计和实现模板模式。

4 那请你用钩子方法模式修改上面游戏的代码

好的，以下是使用钩子方法模式修改上述游戏代码的示例：

abstract class Game {abstract void initialize();abstract void startPlay();abstract void endPlay();// 钩子方法，允许子类在父类的算法中插入特定行为protected boolean additionalPlay() {return true;}// 模板方法public final void play() {initialize();startPlay();// 在这里插入额外的行为if (additionalPlay()) {playExtra();}endPlay();}// 钩子方法protected void playExtra() {// 默认空实现}
}class Football extends Game {@Overridevoid initialize() {System.out.println("Football Game Initialized! Start playing.");}@Overridevoid startPlay() {System.out.println("Football Game Started. Enjoy the game!");}@Overridevoid endPlay() {System.out.println("Football Game Finished!");}@Overrideprotected void playExtra() {System.out.println("Football Game: Play some extra time.");}
}class Basketball extends Game {@Overridevoid initialize() {System.out.println("Basketball Game Initialized! Start playing.");}@Overridevoid startPlay() {System.out.println("Basketball Game Started. Enjoy the game!");}@Overridevoid endPlay() {System.out.println("Basketball Game Finished!");}
}public class TemplatePatternExample {public static void main(String[] args) {Game footballGame = new Football();footballGame.play();System.out.println("------------------------------");Game basketballGame = new Basketball();basketballGame.play();}
}

在这个示例中，我们在抽象类 Game 中添加了一个钩子方法 additionalPlay() 和一个默认的钩子方法 playExtra()。在模板方法 play() 中，我们在适当的时机使用了钩子方法 additionalPlay() 来决定是否执行额外的行为。在 Football 类中，我们覆盖了默认的钩子方法 playExtra() 来执行一些额外的操作。

当运行这个示例时，输出结果如下

Football Game Initialized! Start playing.
Football Game Started. Enjoy the game!
Football Game: Play some extra time.
Football Game Finished!
------------------------------
Basketball Game Initialized! Start playing.
Basketball Game Started. Enjoy the game!
Basketball Game Finished!

可以看到，在具体游戏类 Football 中，在运行模板方法 play() 时，额外的钩子方法 playExtra() 被调用了。而在具体游戏类 Basketball 中，并没有对钩子方法进行覆盖，所以默认的行为为空。

通过使用钩子方法模式，我们可以在父类的算法中插入特定的行为，通过选择性地覆盖钩子方法，在子类中自定义额外的操作。这种方式增强了模板方法的灵活性和可扩展性。

5 通常用在什么场景

模板模式通常适用于以下场景：

算法的整体流程是固定的，但某些步骤的具体实现可能会有所不同。通过模板模式，可以将整体流程封装在一个模板方法中，将具体实现延迟到子类中。
多个类具有相似的行为，但实现细节不同。通过模板模式，可以将共同的行为抽象为父类，将不同的实现细节委托给子类。
需要一种代码复用和扩展方式，以避免代码的重复。通过提供模板方法和抽象方法，可以在不同的子类中实现具体细节，实现代码的重用和扩展。

一些常见的应用场景包括：

框架或库的设计：框架或库通常会定义一些通用的算法或流程，供用户来实现具体的细节。模板模式可以将通用的算法骨架封装在父类中，用户可以通过实现抽象方法来定制化具体实现。
数据库访问：数据库访问通常包含一些通用的操作流程，如连接数据库、执行SQL语句、处理结果等。模板模式可以将这些通用流程封装在父类中，具体的数据库操作细节委托给子类。
Web开发中的请求处理：在Web开发中，处理请求通常包含一些通用的步骤，如请求解析、数据验证、业务逻辑处理、结果响应等。模板模式可以将这些通用步骤封装在父类中，将具体的处理细节留给子类实现。

总之，模板模式适用于任何需要固定算法框架，并通过子类实现具体细节的情况。它可以提高代码的复用性和扩展性，并确保整体流程的一致性。

总结

模板模式是一种行为型的设计模式，所以就是对行为的控制。其实质就是用抽象方法固定了流程，每个流程的具体实现交给其子类实现。从而统一流程。