设计模式之建造者模式

Posted 2022-07-31 itzlg

参考链接：
https://blog.csdn.net/zhengzhb/article/details/7375966
https://blog.csdn.net/u010102390/article/details/80179754

1.盖房项目问题

1)需要建房子：这一过程为打桩、砌墙、封顶
2)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.

1.1 思路分析：

1.2 传统应用

AbstractHouse.java

public abstract class AbstractHouse 
    
    //打地基
    public abstract void buildBasic();
    //砌墙
    public abstract void buildWalls();
    //封顶
    public abstract void roofed();
    
    public void build() 
        buildBasic();
        buildWalls();
        roofed();
    

CommonHouse.java

public class CommonHouse extends AbstractHouse 
    @Override
    public void buildBasic() 
        System.out.println("普通房子打地基");
    
    @Override
    public void buildWalls() 
        System.out.println("普通房子砌墙");
    
    @Override
    public void roofed() 
        System.out.println("普通房子封顶");
    

Client.java

public class Client 
    public static void main(String[] args) 
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        commonHouse.build();
    

1.3 传统方式优缺点

1)优点是比较好理解，简单易操作。
2)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.建造者模式

2.1 基本介绍

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。
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。

2.2 四个角色

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。

2.3 原理类图

应用：

uml类图：

House.java

//产品->Product
public class House 
    private String baise;
    private String wall;
    private String roofed;
  

HouseBuilder.java

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

CommonHouse.java

public class CommonHouse extends HouseBuilder 
    @Override
    public void buildBasic() 
        house.setBaise("普通房子打地基");
    
    @Override
    public void buildWalls() 
        house.setWall("普通房子砌墙");
    
    @Override
    public void roofed() 
        house.setRoofed("普通房子封顶");
    

HighBuilding.java

public class HighBuilding extends HouseBuilder 
    @Override
    public void buildBasic() 
        house.setBaise("高楼打地基");
    
    @Override
    public void buildWalls() 
        house.setWall("高楼砌墙");
    
    @Override
    public void roofed() 
        house.setRoofed("高楼封顶");
    

HouseDirector.java

//指挥者，指定制作流程，返回产品
public class HouseDirector
    
    HouseBuilder houseBuilder = null;

    //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.buildWalls();
        houseBuilder.roofed();
        return houseBuilder.buildHouse();
       

Client.java

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

        System.out.println("--------------------------------------------");
        // 重置建造者
        houseDirector.setHouseBuilder(new HighBuilding());
        // 完成盖房子，返回产品(高楼)
        House house2 = houseDirector.constructHouse();
        System.out.println(house2);
    

3.在JDK的应用和源码分析

java.lang.StringBuilder 中的建造者模式

代码说明+Debug 源码

3.1 builder.java

public class Builder 
    public static void main(String[] args) 
        //点击StringBuilder类，查看StringBuilder的源码
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("hello,world");
        System.out.println(stringBuilder);
    

3.2 StringBuilder.java

public final class StringBuilder
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence

    @Override
    public StringBuilder append(String str) 
        super.append(str);
        return this;
    
    // ......

3.3 AbstractStringBuilder.java

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence 
    public AbstractStringBuilder append(String str) 
        if (str == null)
            return appendNull();
        int len = str.length();
        ensureCapacityInternal(count + len);
        str.getChars(0, len, value, count);
        count += len;
        return this;
    
    // ......

3.4 Appendable.java

public interface Appendable 
    Appendable append(CharSequence csq) throws IOException;
    Appendable append(CharSequence csq, int start, int end) throws IOException;
    Appendable append(char c) throws IOException;
  

3.5 角色分析

1)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
2)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
3)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.注意事项和细节

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 VS 建造者模式
    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