Template Method — 模板方法模式

Tue, 07 Aug 2018 12:18:20 +0800

1. 意圖

在抽象父類中定義演算法的骨架（final 方法），將某些步驟延遲到子類實作，讓子類在不改變整體結構的前提下覆寫特定步驟。

2. UML 類圖

classDiagram
    class AbstractClass {
        <>
        +templateMethod()
        #step1()*
        #step2()*
        #hook()
    }
    class ConcreteClassA {
        #step1()
        #step2()
    }
    class ConcreteClassB {
        #step1()
        #step2()
        #hook()
    }
    AbstractClass <|-- ConcreteClassA
    AbstractClass <|-- ConcreteClassB

3. 何時用 / 何時別用

用：

多個類別共用相同的演算法骨架，只有部分步驟不同
想控制子類能擴展的範圍（用 final 保護骨架，protected abstract 開放步驟）
框架設計：讓使用者繼承後填入業務邏輯（Hollywood Principle）

別用：

步驟差異大，繼承層次超過 2 層——改用 Strategy（組合優於繼承）
子類只需客製 1 個步驟，傳入 callback / lambda 比繼承更輕量
需要在執行期切換演算法變體，Template Method 是靜態綁定

4. Java 範例

// 資料匯出的通用骨架
public abstract class DataExporter {

    // 模板方法：final 保護流程
    public final void export(String destination) {
        List<String> data = fetchData();
        List<String> processed = transform(data);
        write(processed, destination);
        if (needsNotification()) {
            notify(destination);
        }
    }

    protected abstract List<String> fetchData();
    protected abstract List<String> transform(List<String> data);
    protected abstract void write(List<String> data, String destination);

    // hook：子類可選擇覆寫
    protected boolean needsNotification() { return false; }
    protected void notify(String destination) {
        System.out.println("Exported to: " + destination);
    }
}

// 具體實作 A：CSV 匯出
public class CsvExporter extends DataExporter {
    private final List<String> source;

    public CsvExporter(List<String> source) { this.source = source; }

    @Override
    protected List<String> fetchData() { return List.copyOf(source); }

    @Override
    protected List<String> transform(List<String> data) {
        return data.stream().map(s -> "\"" + s + "\"").toList();
    }

    @Override
    protected void write(List<String> data, String destination) {
        System.out.println("Writing CSV to " + destination + ": " + data);
    }

    @Override
    protected boolean needsNotification() { return true; } // 覆寫 hook
}

// 使用
DataExporter exporter = new CsvExporter(List.of("Alice", "Bob"));
exporter.export("/tmp/output.csv");
// Writing CSV to /tmp/output.csv: ["Alice", "Bob"]
// Exported to: /tmp/output.csv

5. JDK / Spring 真實案例

AbstractList：indexOf()、lastIndexOf()、iterator() 等方法的骨架實作在 AbstractList，只有 get(int index) 和 size() 是 abstract，ArrayList 與 LinkedList 各自提供這兩個方法。

TemplateMethod on Bill.Lin's Notes

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1. 意圖

2. UML 類圖

3. 何時用 / 何時別用

4. Java 範例

5. JDK / Spring 真實案例