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设计模式--建造者模式

林贤钦
2020-05-07 / 0 评论 / 25 点赞 / 775 阅读 / 0 字
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本文最后更新于 2020-05-09,若内容或图片失效,请留言反馈。部分素材来自网络,若不小心影响到您的利益,请联系我们删除。

建造者模式

1. 简介

1.1 基本介绍

隐藏创建对象的建造过程 & 细节,使得用户在不知对象的建造过程 & 细节的情况下,就可直接创建复杂的对象

用户只需要给出指定复杂对象的类型和内容;
建造者模式负责按顺序创建复杂对象(把内部的建造过程和细节隐藏起来)

1.2 作用

  1. 降低创建复杂对象的复杂度
  2. 隔离了创建对象的构建过程 & 表示

从而:

方便用户创建复杂的对象(不需要知道实现过程)
代码复用性 & 封装性(将对象构建过程和细节进行封装 & 复用)

2. 模式原理

2.1 建造者模式原理类图

2.2 建造者模式的四个角色

  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。

3. 实例讲解

3.1 实例概况

  • 背景
    小成希望去电脑城买一台组装的台式主机
  • 过程
  1. 电脑城老板(Diretor)和小成(Client)进行需求沟通(买来打游戏?学习?看片?)
  2. 了解需求后,电脑城老板将小成需要的主机划分为各个部件(Builder)的建造请求(CPU、主板blabla)
  3. 指挥装机人员(ConcreteBuilder)去构建组件;
  4. 将组件组装起来成小成需要的电脑(Product)

3.2 使用步骤

步骤1: 定义具体产品类(Product):电脑

public class Computer {
    //电脑组件的集合
    private List<String> parts = new ArrayList<String>();
    //用于将组件组装到电脑里
    public void Add(String part) {
        parts.add(part);
    }
    public void Show() {
        for (int i = 0; i < parts.size(); i++) {
            System.out.println("组件" + parts.get(i) + "装好了");
        }
        System.out.println("电脑组装完成,请验收");
    }
}

步骤2:定义组装的过程(Builder):组装电脑的过程

public abstract class Builder {

    //第一步:装CPU
    //声明为抽象方法,具体由子类实现
    public abstract void BuildCPU();

    //第二步:装主板
    //声明为抽象方法,具体由子类实现
    public abstract void BuildMainboard();

    //第三步:装硬盘
    //声明为抽象方法,具体由子类实现
    public abstract void BuildHD();

    //返回产品的方法:获得组装好的电脑
    public abstract Computer GetComputer();
}

步骤3: 创建具体的建造者(ConcreteBuilder):装机人员

public class ConcreteBuilder extends Builder{
    //创建产品实例
    Computer computer = new Computer();

    //组装产品
    @Override
    public void  BuildCPU(){
        computer.Add("组装CPU");
    }

    @Override
    public void  BuildMainboard(){
        computer.Add("组装主板");
    }

    @Override
    public void  BuildHD(){
        computer.Add("组装主板");
    }

    //返回组装成功的电脑
    @Override
    public  Computer GetComputer(){
        return computer;
    }
}

步骤4: 电脑城老板委派任务给装机人员(Director)

public class Director{
    //指挥装机人员组装电脑
    public void Construct(Builder builder){
        builder. BuildCPU();
        builder.BuildMainboard();
        builder. BuildHD();
    }
}

步骤5:客户端调用-小成到电脑城找老板买电脑

public class Pattern {
    public static void main(String[] args) {
        //逛了很久终于发现一家合适的电脑店
        //找到该店的老板和装机人员
        Director director = new Director();
        Builder builder = new ConcreteBuilder();

        //沟通需求后,老板叫装机人员去装电脑
        director.Construct(builder);

        //装完后,组装人员搬来组装好的电脑
        Computer computer = builder.GetComputer();
        //组装人员展示电脑给小成看
        computer.Show();
    }
}

结果输出

组件组装CPU装好了
组件组装主板装好了
组件组装主板装好了
电脑组装完成,请验收

4. 特点

4.1 优点

  • 易于解耦
    将产品本身与产品创建过程进行解耦,可以使用相同的创建过程来得到不同的产品。也就说细节依赖抽象。
  • 易于精确控制对象的创建
    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
  • 易于拓展
    增加新的具体建造者无需修改原有类库的代码,易于拓展,符合“开闭原则“。

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。

4.2 缺点

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。

5. 应用场景

  • 需要生成的产品对象有复杂的内部结构,这些产品对象具备共性;
  • 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。

6. 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

7 建造者模式在 JDK 的应用和源码分析

7.1 java.lang.StringBuilder 中的建造者模式

7.2 代码说明+Debug 源码

Product(产品角色): CharSequence

Builder(抽象建造者):

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

ConcreteBuilder(具体建造者):

Director(指挥者):

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 AbstractStringBuilder

  1. 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 AbstractStringBuilder

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