模板方法模式：赋能算法灵活性

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2023-12-26 08:18:24

模板方法模式：算法设计的灵活利器

什么是模板方法模式？

当我们在广阔的软件开发领域工作时，经常需要处理需要根据特定语言或环境而有所不同的算法。在这种情况下，编写一套通用的代码来涵盖所有变体可能会变得既冗长又复杂。模板方法模式应运而生，为解决此难题提供了优雅的解决方案。

模板方法模式将算法的通用部分从具体实现中分离出来，然后通过子类化实现可变部分。这样，子类就可以专注于实现算法中可变的部分，而无需编写重复的通用代码。

模板方法模式的结构

模板方法模式包含以下关键元素：

抽象类（父类）： 定义算法的框架并声明具体步骤。
具体类（子类）： 实现抽象类中的可变步骤，自定义算法的行为。

模板方法模式的优点

采用模板方法模式带来了诸多好处：

代码重用性： 避免重复编写通用算法代码，提高代码可重用性。
算法扩展性： 通过子类化，可以轻松地扩展算法，满足不同的要求。
灵活性： 算法的结构由抽象类定义，而子类只负责实现可变部分，增强了算法的灵活性。

模板方法模式的应用

模板方法模式广泛应用于以下场景：

界面组件： 定义通用界面元素，允许子类定制具体外观和行为。
数据处理： 创建抽象数据处理流程，子类可以重写特定步骤以处理不同类型的数据。
文档处理： 提供通用文档生成框架，子类可以定制特定文档格式。

一个模板方法模式的示例

让我们以一个计算数字列表平均值的示例来说明模板方法模式：

abstract class AverageCalculator {

    protected abstract double calculateAverage();

    public double getAverage(List<Double> numbers) {
        //通用步骤
        double sum = 0.0;
        for (Double number : numbers) {
            sum += number;
        }
        return calculateAverage(sum, numbers.size());
    }
}

class MeanAverageCalculator extends AverageCalculator {

    @Override
    protected double calculateAverage(double sum, int count) {
        //可变步骤：计算均值
        return sum / count;
    }
}

class MedianAverageCalculator extends AverageCalculator {

    @Override
    protected double calculateAverage(double sum, int count) {
        //可变步骤：计算中位数
        Collections.sort(numbers);
        return numbers.get(count / 2);
    }
}