![模板方法设计模式技术图解.png](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-1367556/1ae97522c6863e56b11a187902ac8a63.png)
# 概述
之前团队要开发一个功能，这个功能的执行流程是固定的，但其中某些步骤的具体实现，可能会因为场景不同而有所变化。

比如，给用户发送通知，流程总是“准备内容 -> 选择渠道 -> 发送 -> 记录日志”，但“准备内容”这一步，促销通知和系统告警的内容格式完全不同。

如果我们为每种通知类型都写一遍完整的流程代码，那就会产生大量的重复。而**模板方法模式**就是为了解决这个问题而生的。它把**不变的流程**提升到父类（我们称之为“模板”），把**可变的部分**抽象成方法，交给子类去具体实现。
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# 遇到的问题
发送OTP的流程，无论是通过短信还是邮件，步骤都是固定的：
1. 生成随机数字。
2. 保存到缓存。
3. 准备通知内容。
4. 发送。
5. 可能还有清理缓存。

**问题来了**：如果我们为短信和邮件分别写两个类 `SMSOTP` 和 `EmailOTP`，你会发现 `generateOTP`、`saveToCache` 这些方法的代码几乎一模一样，只有 `prepareMessage` 和 `sendNotification` 的实现不同。

```
// 伪代码，展示问题
type SMSOTP struct{}
func (s *SMSOTP) Send() {
    otp := s.generateOTP() // 重复代码
    s.saveToCache(otp)    // 重复代码
    msg := s.prepareSMSText(otp) // 唯一不同的地方
    s.sendSMS(msg) // 唯一不同的地方
}

type EmailOTP struct{}
func (e *EmailOTP) Send() {
    otp := e.generateOTP() // 重复代码
    e.saveToCache(otp)    // 重复代码
    msg := e.prepareEmailBody(otp) // 唯一不同的地方
    e.sendEmail(msg) // 唯一不同的地方
}
```

如果我们想加一个“推送通知”的OTP方式，又得把整个流程再抄一遍，还容易出错。而且，如果流程中间要加一个“验证用户状态”的步骤，我们得修改所有类。
# 解决方案
模板方法模式给出的方案非常清晰：**分离变与不变**。


1. **创建一个抽象基类（或叫“模板类”）**。在这个类里，我们把那个固定的算法流程，写成一个**具体的、不可重写（final）的方法**，这就是“模板方法”。在Go里，我们可以通过不导出这个方法来模拟。

2. 在这个模板方法里，按顺序调用一系列步骤。这些步骤中，**不变的、通用的**，可以直接在基类里实现（成为“具体方法”）；**那些需要子类定制的**，就声明为**抽象方法（在Go里是接口方法）**，或者提供默认实现但允许子类覆盖（“钩子方法”）。

3. **创建子类**，子类只负责实现或重写那些需要定制的抽象方法或钩子方法。对于整个流程，子类直接继承（或组合）并使用父类的模板方法。


这样一来，流程控制权在父类，实现细节在子类。子类想改流程？不行，架构保证了统一。父类想改某个步骤的实现？除非是通用步骤，否则它也不关心，由子类自己决定。
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# 应用场景
模板方法模式的应用其实非常广泛，只要你有“流程固定，步骤可变”的需求。
- **框架和库的设计**：这是最典型的。比如一个Web框架，处理HTTP请求的流程（解析请求、路由匹配、中间件、控制器、渲染响应）是固定的，但“路由匹配逻辑”、“控制器逻辑”、“渲染模板”这些步骤，框架使用者需要自己实现。
- **数据处理流水线**：就像文档里的数据挖掘，或者我们常见的ETL（抽取、转换、加载）过程。流程固定，但从不同源（数据库、API、文件）抽取数据、按照不同规则转换数据，这些是可变的。
- **报告生成器**：生成报告的步骤（获取数据、计算统计、格式化、输出）是固定的，但输出格式（HTML、PDF、Excel）是可变的。
- **游戏或模拟中的AI行为**：一个NPC的决策循环（感知环境、评估威胁、选择行动、执行）是固定的，但“评估威胁”的算法（基于血量、基于距离）和“选择行动”（攻击、逃跑、求助）的策略可以不同。
- **生命周期管理**：对象的初始化、使用、销毁流程。比如一个数据库连接池，获取连接、使用、归还的流程固定，但“创建新连接”的策略（懒加载、预加载）可以变化。
# 代码示例
Go没有传统的类和继承，但我们用**结构体嵌入（组合）**和**接口**可以很好地模拟。核心思想是：父结构体定义模板方法并控制流程，子结构体通过实现接口来提供具体步骤。
1. **定义步骤接口**：首先，定义一个接口，声明所有子类可能需要定制的步骤方法。

```
type OTPImplementer interface {
    PrepareMessage(string) string
    SendNotification(string) error
    // 可能还有 SaveToCache, GenerateRandomOTP 如果也允许定制的话
}
```

2. **创建“模板”结构体**：这个结构体持有一个 `OTPImplementer` 接口。它实现完整的、固定的发送流程。
```
type OTPTemplate struct {
    impl OTPImplementer
}
// 这就是模板方法
func (o *OTPTemplate) GenerateAndSendOTP() error {
    otp := o.generateRandomOTP() // 通用步骤，在模板内实现
    o.saveToCache(otp)          // 通用步骤
    message := o.impl.PrepareMessage(otp) // 委托给具体实现
    return o.impl.SendNotification(message) // 委托给具体实现
}
// 通用的具体方法
func (o *OTPTemplate) generateRandomOTP() string { /* ... */ }
func (o *OTPTemplate) saveToCache(otp string) { /* ... */ }
```

3. **实现具体子类**：创建不同的结构体来实现 `OTPImplementer` 接口。
```
type SMS struct {}
func (s *SMS) PrepareMessage(otp string) string {
    return fmt.Sprintf("您的验证码是：%s，5分钟内有效", otp)
}
func (s *SMS) SendNotification(message string) error {
    fmt.Printf("发送短信: %s\n", message)
    // 调用真实短信API
    return nil
}

type Email struct {}
func (e *Email) PrepareMessage(otp string) string {
    return fmt.Sprintf(`<html><body>您的验证码是：<strong>%s</strong></body></html>`, otp)
}
func (e *Email) SendNotification(message string) error {
    fmt.Printf("发送邮件: %s\n", message)
    // 调用真实邮件API
    return nil
}
```
4. **客户端使用**：
```
func main() {
    smsOTP := &OTPTemplate{impl: &SMS{}}
    smsOTP.GenerateAndSendOTP()

    emailOTP := &OTPTemplate{impl: &Email{}}
    emailOTP.GenerateAndSendOTP()
}
```

流程完全由 `OTPTemplate` 控制，但准备内容和发送的具体方式，由 `SMS` 和 `Email` 自己决定。要加一个“推送”方式, 只需要再实现一个 `Push` 结构体满足接口就行，`OTPTemplate` 一行代码都不用改
# 优缺点
## **优点：**
- **封装不变部分，扩展可变部分**：这是最大的好处。把认为不变（或希望固定）的算法流程封装起来，把容易变化的部分剥离出来，让子类去实现。这符合“开闭原则”——对扩展开放（可以新增子类），对修改关闭（不修改模板流程）。

- **去除重复代码**：所有子类共享模板方法中的通用代码，避免了在多个子类中复制粘贴相同的流程逻辑。

- **便于维护**：因为流程集中在一处，当需要调整流程（比如在保存缓存前加一个日志步骤）时，只需要修改模板类即可，所有子类自动生效。

- **提高复用性**：模板方法本身就是一个可复用的算法骨架。

## **缺点与考量：**
- **对继承的依赖**：在传统OOP语言里，它通过继承来实现，这可能导致子类与父类耦合。在Go里我们用组合，耦合度更低更灵活。

- **可能违反里氏替换原则（LSP）**：如果子类重写（或覆盖）了模板方法，而不是仅仅实现预留的步骤，那就破坏了算法的整体结构。所以，模板方法本身通常应该被声明为 `final`（在Go中可以通过不暴露或小心设计来约束）。

- **步骤过多时可能变得复杂**：如果一个算法的步骤非常多，而且大部分都需要子类定制，那么模板类里就会有很多抽象方法，子类的实现也会变得庞大。这时候可能需要考虑是否应该用策略模式来替换整个算法，或者将部分步骤组合成更小的模板。

- **调试可能不便**：因为执行流程在父类，而具体实现在子类，调试时需要不断在父类和不同子类之间跳转。
# 总结
模板方法模式提供的是一种**约束下的自由**。它通过父类（模板）来保证核心流程的稳定和统一，这是架构的基石；又通过子类（实现）来赋予具体步骤灵活性，这是应对变化的缓冲。

这种“框架管流程，实现管细节”的分工，能让代码库在应对需求扩展时更加从容。

之前团队要开发一个功能，这个功能的执行流程是固定的，但其中某些步骤的具体实现，可能会因为场景不同而有所变化。

模版方法-使用go语言实现

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模板方法模式解决固定流程中可变步骤的代码复用问题，将不变流程提升到父类模板，可变部分交由子类实现。适用于OTP验证、数据处理等场景，提高代码复用性、维护性和扩展性，是框架设计中常用的设计模式。

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