1. 当咖啡店遇上设计模式

周末我在咖啡厅写代码时突发奇想：每个顾客点单都会经历"选豆→研磨→冲泡→装饰"的标准流程，但不同咖啡品类（美式/拿铁）的具体操作又有差异。这不就是经典的模板方法模式吗？我们先把固定流程装进框架里，再通过钩子方法实现个性化扩展。

在Spring生态中，这种模式随处可见。比如JdbcTemplate处理连接获取/释放的固定流程，用户只需要关注SQL执行逻辑。今天我们就以Spring Boot技术栈为例，探讨模板模式与钩子方法的应用实践。

2. 模式解剖：骨架与弹性空间

模板方法模式包含两大核心要素：

  • 抽象模板类：定义不可变的算法骨架
  • 钩子方法：声明为protected的扩展点（分为抽象方法和可选空实现）
// 抽象咖啡制作模板
public abstract class CoffeeMakerTemplate {
    // 固定流程final禁止重写
    public final void makeCoffee() {
        selectBean();
        grindBean();
        brew();
        if(needDecorating()) { // 钩子条件判断
            decorate();
        }
    }
    
    // 抽象方法必须实现
    protected abstract void selectBean();
    protected abstract void grindBean();
    
    // 钩子方法提供默认实现
    protected boolean needDecorating() {
        return true;
    }
    
    protected void decorate() {
        // 默认装饰逻辑（比如加奶泡）
    }
    
    // 通用方法复用
    private void brew() {
        System.out.println("开始萃取咖啡液...");
    }
}

3. Spring整合实战：Bean的变身术

在Spring应用中，我们可以通过配置类将模板类实例化为Spring Bean，并结合策略模式进行扩展：

@Configuration
public class CoffeeConfig {
    
    // 美式咖啡实现
    @Bean
    @Profile("american")
    public CoffeeMakerTemplate americanCoffee() {
        return new CoffeeMakerTemplate() {
            @Override
            protected void selectBean() {
                System.out.println("选择深烘哥伦比亚咖啡豆");
            }
            
            @Override
            protected void grindBean() {
                System.out.println("中粗研磨适合美式滴滤");
            }
            
            @Override
            protected boolean needDecorating() {
                return false; // 不需要装饰
            }
        };
    }
    
    // 拿铁咖啡实现
    @Bean
    @Profile("latte")
    public CoffeeMakerTemplate latteCoffee() {
        return new CoffeeMakerTemplate() {
            @Override
            protected void selectBean() {
                System.out.println("选择中度烘焙巴西咖啡豆");
            }
            
            @Override
            protected void grindBean() {
                System.out.println("细研磨适合意式浓缩");
            }
            
            @Override
            protected void decorate() {
                System.out.println("制作精美拉花图案");
            }
        };
    }
}

当启动时指定spring.profiles.active=latte，应用就会自动加载对应的咖啡制作策略，展现出强大的可配置能力。

4. 高级玩法：当模板遇上AOP

我们可以结合Spring AOP，在模板方法的关键节点增加切面监控：

@Aspect
@Component
public class CoffeeMonitor {
    
    // 监控研磨耗时
    @Around("execution(* com.example.coffee.*.grindBean(..))")
    public Object logGrindTime(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        long start = System.currentTimeMillis();
        Object result = pjp.proceed();
        System.out.printf("研磨耗时：%dms\n", System.currentTimeMillis()-start);
        return result;
    }
    
    // 装饰方法异常捕获
    @AfterThrowing(pointcut="execution(* decorate())", throwing="ex")
    public void handleDecorateError(Exception ex) {
        System.err.println("装饰过程出错：" + ex.getMessage());
        // 触发备用装饰方案
    }
}

这种组合拳既保持了模板的清晰结构，又通过AOP实现了横切关注点的统一处理。

5. 典型应用场景

5.1 订单处理流水线

电商系统中，订单状态流转（创建→支付→发货→完成）的标准流程中，不同商品类型需要定制支付验签、库存扣减等操作。

5.2 数据导入标准化

所有文件导入都需经过：格式校验→数据清洗→持久化→结果通知的标准流程，但CSV/Excel的具体处理逻辑不同。

5.3 微服务通用过滤器

API网关的统一处理流程：鉴权→限流→日志→转发，不同服务可以覆盖鉴权方式等扩展点。

6. 技术优缺点分析

优势矩阵：

  • 流程标准化：确保核心算法不可被破坏
  • 扩展灵活：新品类只需覆盖必要方法
  • 代码复用：90%通用代码在抽象类中
  • 解耦成功：高层模块不依赖具体实现

局限清单：

  • 类膨胀风险：每个差异点都需要新子类
  • 继承枷锁：Java单继承限制设计弹性
  • 调试困难：父类方法跳转增加理解成本

7. 开发注意事项

  1. 钩子粒度：每个钩子方法应专注单一职责，避免出现doEverythingHook()
  2. final慎用：除模板方法外，其他方法谨慎使用final修饰
  3. 文档规范：使用Javadoc明确每个扩展点的触发条件和预期行为
  4. 组合优于继承：复杂场景可改用策略模式+模板方法组合
  5. 生命周期管理：注意Spring Bean中模板实例的初始化顺序

8. 总结与展望

模板方法模式与Spring Boot的结合，就像给程序装上了可变形的机械骨架。当我们处理具有明确阶段划分的业务流程时，这种模式能确保项目在高速迭代中仍保持清晰的代码结构。

未来的扩展方向包括：

  • 与Spring Cloud Task结合构建标准化批处理
  • 接入工作流引擎实现可视化流程编排
  • 组合责任链模式处理多条件分支场景

当我们掌握了在固定流程中巧妙设置扩展点的艺术，就能在标准化与个性化之间找到最佳平衡点，这正是软件工程最美妙的地方。