模板方法模式

本课属于 Coddy Java 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 73 课，共 87 课。

模板方法模式是一种行为型设计模式，它在基类中定义算法的框架，允许子类重写特定步骤，而不改变整体结构。你可以把它想象成一道菜谱：整体烹饪流程保持不变，但具体的食材或烹饪技巧可以有所不同。

这种模式使用一个包含模板方法的抽象类，该方法会依次调用一系列步骤。有些步骤有默认实现，其他步骤则是抽象的，必须由子类实现：

abstract class DataProcessor {
    // 模板方法：定义算法结构
    public final void process() {
        readData();
        processData();
        saveData();
    }
    
    abstract void readData();
    abstract void processData();
    
    // 默认实现（钩子方法）
    void saveData() {
        System.out.println("Saving to default location");
    }
}

class CSVProcessor extends DataProcessor {
    void readData() {
        System.out.println("Reading CSV file");
    }
    
    void processData() {
        System.out.println("Parsing CSV data");
    }
}

class XMLProcessor extends DataProcessor {
    void readData() {
        System.out.println("Reading XML file");
    }
    
    void processData() {
        System.out.println("Parsing XML data");
    }
}

模板方法通常会标记为 final，以防止子类更改算法的结构。调用时，它会为所有子类执行相同的步骤：

DataProcessor csv = new CSVProcessor();
csv.process();
// 输出：
// 正在读取 CSV 文件
// 正在解析 CSV 数据
// 正在保存到默认位置

当多个算法具有相同的结构，但在某些具体步骤上有所不同时，模板方法模式就很适用。它将公共逻辑放在基类中，并通过继承支持自定义，从而促进代码复用。

挑战

简单

让我们使用模板方法模式来构建一个文档生成系统！你将创建一个框架，让不同类型的文档（报告和发票）遵循相同的生成流程，同时自定义特定步骤。这非常适合整体工作流程固定、但不同文档类型的细节各不相同的场景。

你将把代码分成 4 个文件：

DocumentGenerator.java：创建定义模板方法的抽象基类。你的 DocumentGenerator 应包含：
一个名为 generateDocument() 的 final 方法，通过依次调用 3 个步骤来定义算法框架：createHeader()、createBody() 和 createFooter()。

两个抽象方法：子类必须实现 createHeader() 和 createBody()。

一个钩子方法 createFooter()，其默认实现会打印 --- End of Document ---。
ReportGenerator.java：创建一个用于生成报告的具体子类。它应通过构造函数接收报告标题（String）。
createHeader() 方法会打印 === REPORT: [title] ===

createBody() 方法会打印 Report content goes here...

使用继承而来的默认页脚。
InvoiceGenerator.java：再创建一个用于生成发票的具体子类。它应通过构造函数接收客户姓名（String）和金额（double）。
createHeader() 方法会打印 *** INVOICE ***

createBody() 方法会先在一行打印 Customer: [name]，然后在下一行打印 Amount Due: $[amount]（将金额格式化为两位小数）。

重写 createFooter()，使其打印 Thank you for your business!
Main.java：把模板方法系统组合起来！你将收到 3 个输入：报告标题（String）、客户姓名（String）和发票金额（double）。
使用标题创建一个 ReportGenerator，并调用 generateDocument()。打印一个空行作为分隔。然后使用客户姓名和金额创建一个 InvoiceGenerator，并调用 generateDocument()。

你将按顺序收到 3 个输入：报告标题（String）、客户姓名（String）和发票金额（double）。

例如，输入为 Q4 Sales、Acme Corp 和 1500.00 时，输出如下：

=== REPORT: Q4 Sales ===
Report content goes here...
--- End of Document ---

*** INVOICE ***
Customer: Acme Corp
Amount Due: $1500.00
Thank you for your business!

注意，两种文档类型都遵循模板方法中定义的相同步骤，但各自以不同方式自定义这些步骤。ReportGenerator 使用默认页脚，而 InvoiceGenerator 提供自己的页脚。这就是模板方法模式中钩子方法的作用！

亲手试试

import java.util.Scanner;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        
        // 读取输入
        String reportTitle = scanner.nextLine();
        String customerName = scanner.nextLine();
        double invoiceAmount = scanner.nextDouble();
        
        // TODO：用标题创建一个 ReportGenerator 对象，并调用 generateDocument()
        
        // TODO：打印一个空行作为分隔
        
        // TODO：用客户姓名和金额创建一个 InvoiceGenerator 对象，并调用 generateDocument()
        
    }
}

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