一天一个设计模式——Builder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,主要介绍了一天一个设计模式——Builder建造者模式相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

 

一、模式说明

  在现实世界中,当我们要构造一个大型工程时(建一个大楼),通常的做法是先建造工程的每个独立部分,然后再逐步构造完成(先打地基,再搭框架,最后逐层累造)。在程序设计领域,构造一个复杂的类时(或一些具有类似结构的复杂类时),也可以采用类似的思想:如果要创建一个用于构造文档的类(或者是word,或者是html),虽然具体的文档有不同的结构,但是构造这些对象有相同的套路:创建标题,创建内容,创建条目,结束文档。Builder建造者模式就是用来构造复杂的类的。

二、模式类图

技术图片

三、模式时序图

技术图片

四、模式中的角色

  • Builder建造者:负责定义用于生成实例的接口(API),准备了生成实例的方法。
  • ConcreteBuilder具体的建造者:负责实现Builder角色的接口类(API),这里定义了生成实例时调用的方法,并且定义了获取最终生成结果的方法。
  • Director监工角色:负责使用Builder角色的接口(API)来生成实例。它并不依赖于具体的ConcreteBuilder角色,为了确保无论ConcreteBuilder如何被定义,Director角色都能正常工作,它只调用在Builder角色中被定义的方法。
  • Client使用者角色:使用Builder模式(Main 方法类)

五、代码示例

1、Builder建造者类:

技术图片
package com.designpattern.cn.builderpattern;

public abstract class Builder 
    public abstract void makeTitle(String title);
    public abstract void makeString(String string);
    public abstract void makeItems(String[] items);
    public abstract void close();
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抽象类,它定义了生成实例的接口。

2、Director监工:

技术图片
package com.designpattern.cn.builderpattern;

public class Director 
    public Builder builder;
    public Director(Builder builder)
        this.builder = builder;
    

    public void construct()
        builder.makeTitle("Greeting");
        builder.makeString("A.M. to P.M.");
        builder.makeItems(new String[]
                "Good morning",
                "Good afternoon"
        );
        builder.makeString("Night");
        builder.makeItems(new String[]
                "Good night",
                "Bye"
        );
        builder.close();
    
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注意Director的构造函数,它有一个Builder类型参数,但实际上并不能直接传递Builder实例(Builder是抽象类,无法构造实例),而是传递一个Builder的子类(TextBuilder或者是HtmlBuilder)

3、接下来是Builder的两个子类,它是实例类,可以创建对象。

技术图片
package com.designpattern.cn.builderpattern;

public class TextBuilder extends Builder 
    private StringBuffer buffer = new StringBuffer();
    public void makeTitle(String title)
        buffer.append("==================");
        buffer.append("[" + title +"]");
        buffer.append("\\n");
    
    public void makeString(String str)
        buffer.append("[" + str + "\\n");
        buffer.append("\\n");
    
    public void makeItems(String[] items)
        for (String item: items
             ) 
            buffer.append("   ." + item + "\\n");
        
        buffer.append("\\n");
    
    public void close()
        buffer.append("==================");
    
    public String getResult()
        return buffer.toString();
    
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技术图片
package com.designpattern.cn.builderpattern;

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

public class HtmlBuilder extends Builder 
    private String filename;
    private PrintWriter writer;
    public void makeTitle(String title)
        filename = title+".html";
        try 
            writer = new PrintWriter(new FileWriter(filename));
        catch (IOException e)
            e.printStackTrace();
        
        writer.println("<html><head><title>"+title+"</title></head><body>");
        writer.println("<h1>"+title+"</h1>");
    
    public void makeString(String str)
        writer.println("<p>" + str + "</p>");
    
    public void makeItems(String[] items)
        writer.println("<ul>");
        for (String s : items
             ) 
            writer.println("<li>" + s + "</li>");
        
        writer.println("</ul>");
    
    public void close()
        writer.println("</body></html>");
        writer.close();
    
    public String getResult()
        return filename;
    
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4、运行结果:

给程序传递参数:

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运行结果:

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传递html时的运行结果:

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html显示效果:

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六、相关的设计模式

  • Template Method模板方法模式:这个比较明显了:在一个类中定义方法和方法调用顺序,子类则实现方法,都是父类控制子类。
  • Composite组合模式:有些时候,可以用Builder模式生成的实例用于构成Composite组合模式。
  • Abstract Factory抽象工厂模式:都用于生成复杂的实例。
  • Facade模式:外观模式:通过组合内部模块,向外部提供可以简单调用的API,隐藏子系统的复杂性。

七、拓展思路

  • 【谁知道什么】在编程中,谁知道什么很重要,上面的程序Main客户端类并不知道Builder类,它只调用了Director监工类的construct建造方法,Director类就可以开始工作并完成文档创建。另一方面,Director知道Builder,它调用Builder的方法来构造文档,但是Director并不知道具体的Builder是谁(是哪个子类,plainText还是html?),也是正因为Director类不知道Builder是谁,才使得Builder可以被替换成不同的Builder子类。正因为不知道才可以替换。
  • 【设计阶段能决定什么,不能决定什么】Builder类中需要声明生成文档需要实现的所有方法,Director类中使用的方法都是Builder提供的,因此Builder类中应当定义哪些方法,这个问题很重要,需要慎重设计以应对程序后期变化。

 

以上是关于一天一个设计模式——Builder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(Builder)模式

设计模式—建造者模式(Builder)

建造者模式(Builder)

建造者模式(Builder Pattern)

建造者模式(Builder)

设计模式之建造者模式