创建型设计模式——建造者模式

Posted 张起灵-小哥

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

1.提出问题

假如说,我们需要建房子:这一过程为打桩、砌墙、封顶。房子有各种各样的,比如普通房,高楼,别墅,各种房子的过程虽然一样,但是要求不要相同的.3)请编写程序,完成需求。

传统的想法应该就是下面这个类图的形式。.

那么这种写法的优点就是 比较好理解,简单易操作。

缺点则是:设计的程序结构,过于简单,没有设计缓存层对象,程序的扩展和维护不好。也就是说,这种设计方案,把产品(即: 房子)和创建产品的过程(即: 建房子流程)封装在一起,耦合性增强了。

解决方案:  将产品和产品建造过程解耦  =>  建造者模式。


2.什么是建造者模式?

  1. 建造者模式(Builder Pattern〉又叫生成器模式,是一种对象构建模式。它可以将复杂对象的建造过程抽象出来(抽象类别),使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现(属性)的对象。
  2. 建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象,它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们,用户不需要知道内部的具体构建细节。

而在建造者模式中有四大角色:

  1. Product(产品角色):  一个具体的产品对象。
  2. Builder(抽象建造者):  创建一个Product对象的各个部件指定的接口/抽象类。
  3. ConcreteBuilder(具体建造者):实现接口,构建和装配各个部件。
  4. Director(指挥者):  构建一个使用Builder接口的对象。它主要是用于创建一个复杂的对象。它主要有两个作用,一是:  隔离了客户与对象的生产过程,二是:  负责控制产品对象的生产过程。

3.案例代码

如果说将上面盖房子的案例使用建造者模式来解决了话,那么类图就是下面这样。(四大角色都在其中),House类就是具体的产品(我们要盖的房子实体),HouseBuilder则是抽象建造者,具体的建造过程不在它内部实现,而是由它下面的几个子类来完成,这几个子类就是具体建造者(CommonHouse、HighBuilding),指挥者则是HouseDirector,它来负责产品对象的建造过程(我到底要建造哪种类型的房子)。最后的Client则是我们的测试类。

package com.szh.builder;

public class House 
    private String basic;
    private String wall;
    private String roof;

    //setter and getter

package com.szh.builder;

//抽象的建造者
public abstract class HouseBuilder 

    protected House house = new House();

    //将建造的流程写好, 抽象的方法
    public abstract void buildBasic();
    public abstract void buildWall();
    public abstract void buildRoof();

    //建造房子好, 将产品(房子)返回
    public House buildHouse() 
        return house;
    


package com.szh.builder;

public class CommonHouse extends HouseBuilder 
    @Override
    public void buildBasic() 
        System.out.println(" 普通房子打地基5m.... ");
    

    @Override
    public void buildWall() 
        System.out.println(" 普通房子砌墙10cm.... ");
    

    @Override
    public void buildRoof() 
        System.out.println(" 普通房子添加屋顶.... ");
    

package com.szh.builder;

public class HighHouse extends HouseBuilder 
    @Override
    public void buildBasic() 
        System.out.println(" 高楼打地基100m.... ");
    

    @Override
    public void buildWall() 
        System.out.println(" 高楼砌墙20cm.... ");
    

    @Override
    public void buildRoof() 
        System.out.println(" 高楼添加透明屋顶.... ");
    

package com.szh.builder;

//指挥者,这里去指定制作流程,返回产品
public class HouseDirector 

    HouseBuilder houseBuilder;

    //构造器传入 houseBuilder
    public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) 
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    

    //通过setter传入 houseBuilder
    public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) 
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    

    //如何处理建造房子的流程,交给指挥者
    public House constructHouse() 
        houseBuilder.buildBasic();
        houseBuilder.buildWall();
        houseBuilder.buildRoof();
        return houseBuilder.buildHouse();
    

package com.szh.builder;

public class MainTest 
    public static void main(String[] args) 
        //盖普通房子
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        //准备创建房子的指挥者
        HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(commonHouse);
        //完成盖房子,返回产品(普通房子)
        houseDirector.constructHouse();

        System.out.println("--------------------------");

        //盖高楼
        HighHouse highHouse = new HighHouse();
        //重置建造者
        houseDirector.setHouseBuilder(highHouse);
        //完成盖房子,返回产品(高楼)
        houseDirector.constructHouse();
    


3.JDK中的建造者模式

我们来看StringBuilder这个类,以及它的父类,父类实现的相关接口。

  • Appendable接口定义了多个append方法(抽象方法),即Appendable为抽象建造者,定义了抽象方法。
  • AbstractStringBuilder实现了Appendable接口方法,这里的 AbstractStringBuilder已经是建造者,只是不能实例化。
  • StringBuilder即充当了指挥者角色,同时充当了具体的建造者,建造方法的实现是由AbstractStringBuilder 完成,而 StringBuilder 继承了AbstractStringBuilder。

4.建造者模式总结

  1. 客户端(使用程序)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。
  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。
  4. 增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码,指挥者类针对抽象建造者类编程,系统扩展方便,符合“开闭原则”。
  5. 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,则不适合使用建造者模式,因此其使用范围受到一定的限制。
  6. 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,因此在这种情况下,要考虑是否选择建造者模式。
  7. 抽象工厂模式实现对产品家族的创建,一个产品家族是这样的一系列产品:具有不同分类维度的产品组合,采用抽象工厂模式不需要关心构建过程,只关心什么产品由什么工厂生产即可。而建造者模式则是要求按照指定的蓝图建造产品,它的主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品。

以上是关于创建型设计模式——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

创建型模式(建造者模式)

设计模式-创建型-5-建造者模式

设计模式从青铜到王者第八篇:创建型模式之建造者模式(BuilderPattern)

Java建造者模式(Builder pattern)

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