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模板方法模式

问题​

什么是模板方法模式？Java 和 Spring 中有哪些典型应用？

答案​

核心思想​

在父类中定义算法的骨架（步骤顺序），将某些步骤的具体实现延迟到子类。子类可以重写特定步骤，但不能改变整体流程。

实现示例​

模板方法 - 数据导出
public abstract class DataExporter {
    
    // 模板方法：定义导出流程（final 防止子类修改流程）
    public final void export() {
        List<Map<String, Object>> data = queryData();    // 第 1 步：查数据
        List<String[]> rows = transformData(data);        // 第 2 步：转换格式
        byte[] file = generateFile(rows);                 // 第 3 步：生成文件（子类实现）
        if (needCompress()) {                             // 钩子方法：是否压缩
            file = compress(file);
        }
        upload(file);                                     // 第 4 步：上传
    }
    
    // 通用步骤：父类已实现
    protected List<Map<String, Object>> queryData() { /* SQL 查询 */ return List.of(); }
    protected void upload(byte[] file) { /* OSS 上传 */ }
    
    // 抽象步骤：子类必须实现
    protected abstract byte[] generateFile(List<String[]> rows);
    
    // 钩子方法：子类可选覆盖，默认不压缩
    protected boolean needCompress() { return false; }
}

// Excel 导出
public class ExcelExporter extends DataExporter {
    @Override
    protected byte[] generateFile(List<String[]> rows) {
        // 使用 Apache POI 生成 Excel
        return new byte[0];
    }
}

// CSV 导出 + 压缩
public class CsvExporter extends DataExporter {
    @Override
    protected byte[] generateFile(List<String[]> rows) {
        // 生成 CSV 文件
        return new byte[0];
    }
    
    @Override
    protected boolean needCompress() { return true; }  // 覆盖钩子
}

Java/Spring 中的典型应用​

应用模板方法子类/回调
AbstractQueuedSynchronizeracquire/releasetryAcquire/tryRelease
AbstractListiterator()get(int index)
HttpServletservice()doGet()/doPost()
JdbcTemplateexecute()RowMapper/ResultSetExtractor
RedisTemplateexecute()RedisCallback
RestTemplate请求流程ResponseExtractor
JdbcTemplate 中的模板方法
// JdbcTemplate 封装了获取连接、执行SQL、处理异常、关闭资源的流程
// 用户只需提供 SQL 和结果映射逻辑
List<User> users = jdbcTemplate.query(
    "SELECT * FROM users WHERE age > ?",
    (rs, rowNum) -> new User(rs.getLong("id"), rs.getString("name")),  // 回调
    18
);
模板方法 vs 策略模式
  • 模板方法：通过继承改变算法的部分步骤，流程固定
  • 策略模式：通过组合替换整个算法
  • JdbcTemplate 使用回调（类似策略模式）代替继承，更灵活

常见面试问题​

Q1: AQS 中的模板方法模式？​

答案：

AbstractQueuedSynchronizer 定义了加锁/解锁的流程（acquire/release），但将具体的锁逻辑（tryAcquire/tryRelease）留给子类实现。

  • ReentrantLock：可重入锁
  • CountDownLatch：倒计数
  • Semaphore：信号量

详见 Lock 接口与 AQS。

Q2: 模板方法模式的缺点？​

答案：

  1. 类爆炸：每个变体一个子类
  2. 继承耦合：子类和父类绑定，父类修改可能影响所有子类
  3. 不够灵活：流程固定，无法在运行时切换

现代 Java 更倾向用回调/Lambda 代替继承（如 JdbcTemplate 的 RowMapper），既保留模板方法的流程控制，又避免继承耦合。

相关链接​