java设计模式之建造者模式

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了java设计模式之建造者模式相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

定义:

建造者模式将一个复杂对象的构建过程与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示,属于创建型设计模式

对于用户而言,使用建造者模式只需指定需要创建的类型就可以获得对象,创建过程及细节不需要了解。根据建造者模式的定义,可以简单的理解为两层含义。

  1. 构建与表示分离:构建代表对象创建,表示代表对象行为,方法。也就是将对象的创建与行为进行分离(对应到java代码,其实就是使用接口规定行为,然后由具体的实体类进行构建)

  2. 创建不同表示:也就是具备同样的行为,但是却由于构建的行为顺序不同或其他原因可以创建出不同的表示

应用场景:

从定义来看,建造者模式和工厂模式是非常相似的,和工厂模式一样,具备创建与表示分离的特性。建造者模式唯一区别与工厂模式的是针对复杂对象的创建,也就是说,如果创建简单对象,通常使用工厂模式进行创建,而如果复杂的对象,就可以考虑使用建造者模式。

当需要创建产品具备复杂创建过程时,可以抽取出共性创建过程,然后交由具体实现类自定义创建流程,使得同样的创建行为可以生产出不同的产品,分离了创建与表示,是创建产品的灵活性大大增加,建造者模式主要用于以下场景

  1. 相同的方法,不同的执行顺序,产生不同的结果

  2. 多个部件或零件,都可以装配到一个对象中,但是产生的结果有不相同

  3. 产品类非常复杂,或者产品类中不同的调用顺序产生不同的作用

  4. 初始化一个对象特别复杂,参数多,而且很多参数都具有默认值

UML类图:

 

右上图可以看到,建造者模式主要包含四个角色

  1. 产品(Product):要创建产品类对象

  2. 抽象建造者(IBuilder):建造者的抽象类,规范产品对象的各个组成部分的创建,一般由子类实现具体的创建过程

  3. 建造者(ConcreteBuilder):具体的Builder类,根据不同的业务逻辑,具体化对象的各个组成部分的创建

  4. 调用者(Director):调用具体的建造者,来创建对象的各个部分,在指导者中不涉及具体产品的信息,自负责保证对象各部分完整创建或者按照某种顺序创建。在类图中,相当于client的角色

通用写法:

package com.design.pattern.builder;
​
public class Client 
    public static void main(String[] args) 
        IBuilder builder = new ConcreteBuilder();
        System.out.println(builder.build());
    

package com.design.pattern.builder;
​
public class ConcreteBuilder implements IBuilder
    public Product product = new Product();
    @Override
    public Product build() 
        return product;
    

package com.design.pattern.builder;
​
public interface IBuilder 
    Product build();

package com.design.pattern.builder;
​
public class Product 
    public String name;
​
    @Override
    public String toString() 
        return "Product" +
                "name='" + name + '\\'' +
                '';
    

使用建造者模式解决实际问题:

建造者模式的链式写法:

以课程为例,一个完整的课程有PPT课件,回放视频,课堂笔记,课后作业组成,但是这些内容的设置顺序可以随意调整,我们用建造者模式来带入理解一下。首先创建一个产品类Course

package com.design.pattern.builder;
​
import lombok.Data;
​
@Data
public class Course 
    private String name;
    private String ppt;
    private String videos;
    private String note;
​
    private String homework;
​
    @Override
    public String toString() 
        return "Course" +
                "name='" + name + '\\'' +
                ", ppt='" + ppt + '\\'' +
                ", videos='" + videos + '\\'' +
                ", note='" + note + '\\'' +
                ", homework='" + homework + '\\'' +
                '';
    

然后创建建造者类CourseBuilder,将复杂的创建过程封装起来,创建步骤由用户决定

package com.design.pattern.builder;
​
public class CourseBuilder 
    private Course course = new Course();
    public CourseBuilder addName(String name)
        course.setName(name);
        return this;
    
    public CourseBuilder addPpt(String ppt)
        course.setPpt(ppt);
        return this;
    
    public CourseBuilder addVideo(String video)
        course.setVideos(video);
        return this;
    
    public CourseBuilder addNote(String note)
        course.setNote(note);
        return this;
    
    public CourseBuilder addHomeWork(String homeWork)
        course.setHomework(homeWork);
        return this;
    
    public Course builder()
        return course;
    

最后编写客户端测试代码:

package com.design.pattern.builder;
​
public class BuilderTest 
    public static void main(String[] args) 
        CourseBuilder courseBuilder = new CourseBuilder().addName("设计模式")
                .addNote("note")
                .addPpt("ppt")
                .addVideo("video")
                .addHomeWork("homeWork");
        System.out.println(courseBuilder.builder());
    

静态内部类实现建造者模式

一般情况下,我们更习惯使用静态内部类的方式实现建造者模式,即一个产品类内部自动带有一个具体建造者,由它负责该产品的组装创建,不再需要Builder和director,这样产品表示与创建之间的联系更加紧密,结构更加紧凑,同时是的建造者模式的形式更加简洁

使用静态内部类的方式,前面的案例可以改写为:

package com.design.pattern.builder;
​
public class Course2 
    private String name;
    private String ppt;
    private String videos;
    private String note;
​
    private String homework;
​
    @Override
    public String toString() 
        return "Course" +
                "name='" + name + '\\'' +
                ", ppt='" + ppt + '\\'' +
                ", videos='" + videos + '\\'' +
                ", note='" + note + '\\'' +
                ", homework='" + homework + '\\'' +
                '';
    
    public static class Builder
        private Course course = new Course();
        public Builder addName(String name)
            course.setName(name);
            return this;
        
        public Builder addPpt(String ppt)
            course.setPpt(ppt);
            return this;
        
        public Builder addVideo(String video)
            course.setVideos(video);
            return this;
        
        public Builder addNote(String note)
            course.setNote(note);
            return this;
        
        public Builder addHomeWork(String homeWork)
            course.setHomework(homeWork);
            return this;
        
        public Course builder()
            return course;
        
    

客户端测试代码:

package com.design.pattern.builder;
​
public class StaticBuilderTest 
    public static void main(String[] args) 
        Course builder = new Course2.Builder().addName("设计模式")
                .addNote("note")
                .addPpt("ppt")
                .addVideo("video")
                .addHomeWork("homeWork")
                .builder();
        System.out.println(builder);
​
    

这样代码看上去更加简洁,不会让人感觉到多了一个类

建造者模式与工厂模式的区别

  1. 建造者模式更注重方法的调用顺序,工厂模式更注重创建对象

  2. 创建对象的力度不同,建造者模式创建复杂的对象,由各种复杂的部件组成,工厂模式创建出来的对象都一样

  3. 关注重点不一样,工厂模式只需要把对象创建出来就可以了,而建造者模式不仅要创建出对象,还要知道对象由哪些部件组成

  4. 建造者模式根绝建造过程中的顺序不一样,最终的对象部件组成也不一样

建造者模式的优点:

  1. 封装性好,构建和表示分离

  2. 扩展性好,建造类之间独立,在一定程度上接偶

  3. 便于控制细节,建造者可以对创建过程逐步细化,而不对其他模块产生任何影响

建造者模式的缺点:

  1. 需要多创建一个Builder对象

  2. 如果产品内部发生变化,则建造者也要同步修改,后期维护成本较大

以上是关于java设计模式之建造者模式的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

建造者模式

设计模式之建造者

23种设计模式:建造者模式

23种设计模式[4]:建造者模式

4,建造者模式

设计模式解密 - 建造者模式