[图行天下] 面向对象（下）-模版方法的设计模式其应用场景 [推广有奖]

面向对象（下）——模板方法设计模式的应用场景

在多态的典型应用中，模板方法设计模式（Template Method）是一种非常实用的结构。该模式通过抽象类来体现其核心思想：抽象类作为多个子类的通用框架，子类在其基础上进行扩展或定制，但整体行为流程仍由父类控制。

整体步骤很固定、通用，这些步骤已经在父类中写好了。但是某些部分易变，易变部分可以抽象出来，供不同子类实现。

解决的核心问题

• 当某个功能的实现中，部分步骤是固定的，而另一些步骤是可变的，可以将可变的部分延迟到子类中实现。
• 换句话说，在软件开发过程中，若需定义一个算法的基本骨架，而将其中某些具体步骤延迟至子类实现，此时便可使用模板方法模式。

模版模式

模板方法模式示例说明

以 spendTime 方法为例，该方法用于计算某段代码的执行耗时。整个计时过程具有固定流程：获取开始时间 → 执行目标代码 → 获取结束时间 → 输出差值。其中，“执行目标代码”这一环节是不确定的，因此将其声明为抽象方法，交由子类具体实现。

这样一来，开发者只需关注“要运行什么代码”，而不必重复编写计时逻辑。模板负责控制流程，子类负责具体内容。

实际案例：判断质数并统计耗时

例如，我们需要查找 1000 以内所有的质数。判断一个数是否为质数时，只需检查从 2 到 √n 的整数是否存在因子即可。因为如果存在大于 √n 的因子，那么必然对应一个小于 √n 的因子，而我们在较小范围的遍历中已经能够发现。

举例验证：97 是否为质数？

√97 ≈ 9.85，因此只需测试 2 到 9 之间的整数能否整除 97 即可。无需检查 10 及以上数值。假设 97 能被 11 整除（11 > √97），则商约为 8.8，不是整数；而任何大于 √97 的因子所对应的另一个因子必定小于 √97，因此在小范围检测中已能覆盖所有可能情况。

代码实现

public class TemplateTest {
    public static void main(String[] args) {
        new Template() {
            @Override
            void code() {
                // 查找1000以内所有的质数，只能被1和本身除尽
                for (int i = 2; i <= 1000; i++) {
                    boolean isFlag = true;
                    // 如果一个数不是质数，它必定能被 ≤√i 的某个整数整除
                    for (int j = 2; j <= Math.sqrt(i); j++) {
                        if (i % j == 0) {
                            isFlag = false;
                            break; // 发现因子，说明不是质数，立即跳出
                        }
                    }
                    if (isFlag) {
                        System.out.print(i + "; ");
                    }
                }
            }
        }.spendTime();  // 获取运行代码的时间
    }
}

abstract class Template {
    // 运行某段代码花费的时间：整体步骤很固定、通用
    void spendTime() {
        long start = System.currentTimeMillis();  // 获取运行代码之前的时间
        code();  // 运行代码，具体执行内容由子类决定
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("\n运行代码花费的时间：" + (end - start));
    }

    abstract void code();  // 抽象方法，留给子类实现具体逻辑
}

上述代码中，Template 类定义了执行时间测量的通用模板，而具体的业务逻辑（如查找质数）则在匿名子类中实现。这种设计既提高了代码复用性，又保持了流程的一致性。

以下是一系列按顺序排列的数值：2; 3; 5; 7; 11; 13; 17; 19; 23; 29; 31; 37; 41; 43; 47; 53; 59; 61; 67; 71; 73; 79; 83; 89; 97; 101; 103; 107; 109; 113; 127; 131; 137; 139; 149; 151; 157; 163; 167; 173; 179; 181; 191; 193; 197; 199; 211; 223; 227; 229; 233; 239; 241; 251; 257; 263; 269; 271; 277; 281; 283; 293; 307; 311; 313; 317; 331; 337; 347; 349; 353; 359; 367; 373; 379; 383; 389; 397; 401; 409; 419; 421; 431; 433; 439; 443; 449; 457; 461; 463; 467; 479; 487; 491; 499; 503; 509; 521; 523; 541; 547; 557; 563; 569; 571; 577; 587; 593; 599; 601; 607; 613; 617; 619; 631; 641; 643; 647; 653; 659; 661; 673; 677; 683; 691; 701; 709; 719; 727; 733; 739; 743; 751; 757; 761; 769; 773; 787; 797; 809; 811; 821; 823; 827; 829; 839; 853; 857; 859; 863; 877; 881; 883; 887; 907; 911; 919; 929; 937; 941; 947; 953; 967; 971; 977; 983; 991; 997;

程序执行所耗费的时间为：17。

整体步骤很固定、通用，这些步骤已经在父类中写好了。但是某些部分易变，易变部分可以抽象出来，供不同子类实现。