Java设计模式-建造者模式

Posted 2021-01-30 扇影无风

建造者模式概述

建造者模式是较为复杂的创建型模式，它将客户端与包含多个组成部分（或部件）的复杂对象的创建过程分离，客户端无须知道复杂对象的内部组成部分与装配方式，只需要知道所需建造者的类型即可。它关注如何一步一步创建一个的复杂对象，不同的具体建造者定义了不同的创建过程，且具体建造者相互独立，增加新的建造者非常方便，无须修改已有代码，系统具有较好的扩展性。

建造者模式结构

● Builder（抽象建造者）：它为创建一个产品 Product 对象的各个部件指定抽象接口，在该接口中一般声明两类方法，一类方法是 buildPartX()，它们用于创建复杂对象的各个部件；另一类方法是 getResult()，它们用于返回复杂对象。Builder既可以是抽象类，也可以是接口。

● ConcreteBuilder（具体建造者）：它实现了 Builder 接口，实现各个部件的具体构造和装配方法，定义并明确它所创建的复杂对象，也可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。

● Product（产品角色）：它是被构建的复杂对象，包含多个组成部件，具体建造者创建该产品的内部表示并定义它的装配过程。

● Director（指挥者）：指挥者又称为导演类，它负责安排复杂对象的建造次序，指挥者与抽象建造者之间存在关联关系，可以在其 construct() 建造方法中调用建造者对象的部件构造与装配方法，完成复杂对象的建造。客户端一般只需要与指挥者进行交互，在客户端确定具体建造者的类型，并实例化具体建造者对象（也可以通过配置文件和反射机制），然后通过指挥者类的构造函数或者 Setter 方法将该对象传入指挥者类中。

建造者模式代码

Sunny 软件公司欲开发一个视频播放软件，为了给用户使用提供方便，该播放软件提供多种界面显示模式，如完整模式、精简模式、记忆模式、网络模式等。在不同的显示模式下主界面的组成元素有所差异，如在完整模式下将显示菜单、播放列表、主窗口、控制条等，在精简模式下只显示主窗口和控制条，而在记忆模式下将显示主窗口、控制条、收藏列表等。尝试使用建造者模式设计该软件。

结构图如下

1、播放软件外观类-Appearance

/**
 * Author: YiFan
 * Date: 2018/12/13 16:08
 * Description: 复杂产品类-视频播放软件外观
 */
public class Appearance {

    // 菜单
    private String menu;

    // 播放列表
    private String playLists;

    // 主窗口
    private String mainWindows;

    // 控制条
    private String controlBar;

    public String getMenu() {
        return menu;
    }

    public void setMenu(String menu) {
        this.menu = menu;
    }

    public String getPlayLists() {
        return playLists;
    }

    public void setPlayLists(String playLists) {
        this.playLists = playLists;
    }

    public String getMainWindows() {
        return mainWindows;
    }

    public void setMainWindows(String mainWindows) {
        this.mainWindows = mainWindows;
    }

    public String getControlBar() {
        return controlBar;
    }

    public void setControlBar(String controlBar) {
        this.controlBar = controlBar;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Appearance{" +
                "menu='" + menu + ''' +
                ", playLists='" + playLists + ''' +
                ", mainWindows='" + mainWindows + ''' +
                ", controlBar='" + controlBar + ''' +
                '}';
    }
}

2、定义一个接口 IBuildAppearance，构建播放器软件外观

/**
 * Author: YiFan
 * Date: 2018/12/13 16:15
 * Description: 构建视频播放软件外观
 */
public interface IBuildAppearance {

    void buildMenu();
    void buildPlayLists();
    void buildMainWindows();
    void buildControlBar();
    Appearance createAppearance();
}

3、定义三个播放器外观，实现 IBuildAppearance 接口

/**
 * Author: YiFan
 * Date: 2018/12/13 16:18
 * Description: 完整模式外观
 */
public class FullMode implements IBuildAppearance {

    private Appearance appearance;

    public FullMode() {
        appearance = new Appearance();
    }

    @Override
    public void buildMenu() {
        appearance.setMenu("显示菜单");
    }

    @Override
    public void buildPlayLists() {
        appearance.setPlayLists("显示播放列表");
    }

    @Override
    public void buildMainWindows() {
        appearance.setMainWindows("显示主窗口");
    }

    @Override
    public void buildControlBar() {
        appearance.setControlBar("显示控制条");
    }

    @Override
    public Appearance createAppearance() {
        return appearance;
    }
}

/**
 * Author: YiFan
 * Date: 2018/12/13 16:18
 * Description: 精简模式外观
 */
public class ReducedMode implements IBuildAppearance {

    private Appearance appearance;

    public ReducedMode() {
        appearance = new Appearance();
    }

    @Override
    public void buildMenu() {
        appearance.setMenu("不显示菜单");
    }

    @Override
    public void buildPlayLists() {
        appearance.setPlayLists("不显示播放列表");
    }

    @Override
    public void buildMainWindows() {
        appearance.setMainWindows("显示主窗口");
    }

    @Override
    public void buildControlBar() {
        appearance.setControlBar("显示控制条");
    }

    @Override
    public Appearance createAppearance() {
        return appearance;
    }
}

/**
 * Author: YiFan
 * Date: 2018/12/13 16:19
 * Description: 记忆模式外观
 */
public class MemoryMode implements IBuildAppearance {

    private Appearance appearance;

    public MemoryMode() {
        appearance = new Appearance();
    }

    @Override
    public void buildMenu() {
        appearance.setMenu("不显示菜单");
    }

    @Override
    public void buildPlayLists() {
        appearance.setPlayLists("显示播放列表");
    }

    @Override
    public void buildMainWindows() {
        appearance.setMainWindows("显示主窗口");
    }

    @Override
    public void buildControlBar() {
        appearance.setControlBar("显示控制条");
    }

    @Override
    public Appearance createAppearance() {
        return appearance;
    }
}

4、定义构造者类

/**
 * Author: YiFan
 * Date: 2018/12/13 16:23
 * Description: 建造者-指挥者
 */
public class Director {

    public Appearance construct(IBuildAppearance mode) {
        mode.buildMenu();
        mode.buildPlayLists();
        mode.buildMainWindows();
        mode.buildControlBar();
        return mode.createAppearance();
    }
}

5、客户端代码

/**
 * Author: YiFan
 * Date: 2018/12/13 16:26
 * Description:
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        // 创建Director对象
        Director director = new Director();

        // 创建Appearance三个引用变量
        Appearance appearance1, appearance2, appearance3;

        // 建造者通过完整模式构建外观
        appearance1 = director.construct(new FullMode());

        // 建造者通过精简模式构建外观
        appearance2 = director.construct(new ReducedMode());

        // 建造者通过记忆模式构建外观
        appearance3 = director.construct(new MemoryMode());

        System.out.println(appearance1);
        System.out.println(appearance2);
        System.out.println(appearance3);
    }
}

直接结果：

Appearance{menu='显示菜单', playLists='显示播放列表', mainWindows='显示主窗口', controlBar='显示控制条'}
Appearance{menu='不显示菜单', playLists='不显示播放列表', mainWindows='显示主窗口', controlBar='显示控制条'}
Appearance{menu='不显示菜单', playLists='显示播放列表', mainWindows='显示主窗口', controlBar='显示控制条'}

建造者模式总结

建造者模式的核心在于如何一步步构建一个包含多个组成部件的完整对象，使用相同的构建过程构建不同的产品，在软件开发中，如果我们需要创建复杂对象并希望系统具备很好的灵活性和可扩展性可以考虑使用建造者模式。

主要优点

(1) 在建造者模式中，客户端不必知道产品内部组成的细节，将产品本身与产品的创建过程解耦，使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象。

(2) 每一个具体建造者都相对独立，而与其他的具体建造者无关，因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者，用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象。由于指挥者类针对抽象建造者编程，增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，系统扩展方便，符合“开闭原则”

(3) 可以更加精细地控制产品的创建过程。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中，使得创建过程更加清晰，也更方便使用程序来控制创建过程。

主要缺点

(1) 建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，例如很多组成部分都不相同，不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。

(2) 如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大，增加系统的理解难度和运行成本。

适用场景

(1) 需要生成的产品对象有复杂的内部结构，这些产品对象通常包含多个成员属性。

(2) 需要生成的产品对象的属性相互依赖，需要指定其生成顺序。

(3) 对象的创建过程独立于创建该对象的类。在建造者模式中通过引入了指挥者类，将创建过程封装在指挥者类中，而不在建造者类和客户类中。

(4) 隔离复杂对象的创建和使用，并使得相同的创建过程可以创建不同的产品。