跳至主要內容

5、建造者模式

小熊同学大约 5 分钟

需求

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.

1、传统方式

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 bulid(){
        buildBasic();
        buildWalls();
        roofed();
    }
}
public class CommonHouse extends AbstractHouse{
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println("普通房子打地基 5m");
    }

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

    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println("普通房子封顶");
    }
}
public class VillaHouse extends AbstractHouse{
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println("别墅打地基 8m");
    }

    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println("别墅砌墙 16cm");
    }

    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println("别墅封顶");
    }
}
public class BuildHouseTest {

    public static void main(String[] args) {
        VillaHouse villaHouse = new VillaHouse();
        villaHouse.bulid();
    }
}

1、传统方式的问题分析

优点是比较好理解,简单易操作。

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

1、介绍

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、建造者的四个角色

Product(产品角色): 一个具体的产品对象。

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。

ConcreteBuilder(具体建造者): 实现接口,构建和装配各个部件。

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、代码实现

  1. House对象

    public class House {
    
        private String basic;
    
        private String wall;
    
        private String roofed;
    
        public String getBasic() {
            return basic;
        }
    
        public void setBasic(String basic) {
            this.basic = basic;
        }
    
        public String getWall() {
            return wall;
        }
    
        public void setWall(String wall) {
            this.wall = wall;
        }
    
        public String getRoofed() {
            return roofed;
        }
    
        public void setRoofed(String roofed) {
            this.roofed = roofed;
        }
    }
    
  2. 抽象类实现方法

    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
         * @return
         */
        public House buildHouse() {
            return house;
        }
    }
    
  3. 指挥者

    public class HouseDirector {
    
        HouseBuilder houseBuilder = null;
    
        public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
            this.houseBuilder = 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();
        }
    }
    
  4. 不同产品的具体实现

    public class CommonHouse extends HouseBuilder {
        @Override
        public void buildBasic() {
            System.out.println("普通房子打地基 5m");
        }
    
        @Override
        public void buildWalls() {
            System.out.println("普通房子砌墙 10cm");
        }
    
        @Override
        public void roofed() {
            System.out.println("普通房子封顶");
        }
    }
    
    public class VillaHouse extends HouseBuilder {
        @Override
        public void buildBasic() {
            System.out.println("别墅打地基 8m");
        }
    
        @Override
        public void buildWalls() {
            System.out.println("别墅砌墙 16cm");
        }
    
        @Override
        public void roofed() {
            System.out.println("别墅封顶");
        }
    }
    
  5. 测试

    public class ImproveTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            //普通房子
            CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
            HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(commonHouse);
            houseDirector.constructHouse();
            System.out.println("-------------------------------------");
            //别墅
            VillaHouse villaHouse = new VillaHouse();
            HouseDirector houseDirector1 = new HouseDirector(villaHouse);
            houseDirector1.constructHouse();
        }
    }
    

3、建造者模式在JDK 的应用和源码分析

java.lang.StringBuilder 中的建造者模式

源码中建造者模式角色分析

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、注意事项和细节

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。

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。

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。

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”

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。

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.

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