Java设计模式 | 建造者模式解析与实战

本文涉及的产品
云解析 DNS,旗舰版 1个月
全局流量管理 GTM,标准版 1个月
公共DNS(含HTTPDNS解析),每月1000万次HTTP解析
简介: Java设计模式 | 建造者模式解析与实战

概述

**因为一个复杂的对象有很多大量组成部分,
如汽车,有车轮、方向盘、发动机,还有各种小零件等,
如何将这些部件装配成一辆汽车,这个装配过程很漫长,也很复杂,
对于这种情况,
为了在构建过程对外部隐藏实现细节
就可以使用Builder模式产品的构建过程部件组装过程分离,
使得产品的构建过程部件组装过程都可以自由扩展,
两者之间的耦合降到最低
【一个产品的构建过程包括多个部件组装过程】**

定义

将一个复杂对象的构建与它的表示分离,
使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

使用场景

  • **(1)相同的方法,不同的执行顺序,产生不同的事件结果时。

(2)多个部件或零件,
都可以装配到一个对象中,但是产生的运行结果又不相同时。
(3)产品类非常复杂
或者
产品类中部件组装过程调用顺序不同产生了不同的作用
这个时候使用建造者模式非常合适。
(4)当初始化一个对象特别复杂,如参数多,且很多参数都具有默认值时!!!!**

UML类图

  • **角色介绍:

● Director——统一组装过程。
定义一系列的 组装统筹方法,
一个 组装统筹方法里边 包含若干个部件组装方法;
方便某方面的组装;

● Builder——抽象Builder类,
规范产品的组建,
一般是由子类实现具体的组建过程;
【以上两个成分在实际操作中经常会省略!!!!】

● Product产品类——产品的抽象类;

● ConcreteBuilder——具体的Builder类;包含具体的组装过程;**

实现案例【注:两种实现形式】

**建造者模式个人觉得,其实可以有两种实现过程;
第一种是,**

  • 把部件组装方法【属性配置方法】定义在产品类中;!!!!!
  • **抽象产品类【三个元素:属性、两种方法的声明、实现】

定义好一类产品需要的属性[1]
以及需要的组装方法[2、3]
【包括抽象具体的两种,
具体的是这类产品的共性组装方法,所有分化产品都一样,无需修改;[2]
抽象的是个性比较高 留给具体子类具体实现 [3]】;

具体产品类继承抽象产品类,根据个性实现抽象组装方法;
【实际开发中,
可以在抽象产品类中或者具体产品类中,
对属性配置好默认值
防止空指针报错】**

  • **Builder类中,只是负责拿到一个产品类实例,

然后编写很多组装方法
组装方法中只是使用产品类实例调用了产品类自己的组装方法而已;
抽象Builder类只声明需要的组装方法;!!!!!!!!

具体Builder类面向具体产品类
继承抽象Builder类的同时,
拿到一个对应的具体产品类实例作为自己的全局成员,[1]
实现所有组装方法,[2]
组装方法中使用具体产品类实例调用了产品类自己的组装方法即可;
最后create()或者build()返回一个产品类实例,构造完毕;[3]**

  • **Director一般可以省略掉,

即整个模式有四种类文件——抽象/具体产品类抽象/具体Builder类**

**个人心得:
这种形式存在抽象产品类抽象Builder类
可以解耦抽象一些逻辑,

适用于具体产品类有两个或两个以上的较大规模的开发;**

**如果具体产品类在整个开发过程中确定只有一个,
那就用不着那么多花里胡俏的抽象类了,
完全可以直接去掉抽象产品类抽象Builder类
只剩下具体产品类具体Builder类
即简化版的第二种实现方式;

下面先看第一种实现案例:**

//产品抽象类
public abstract class Computer {
    protected String mBoard; 
    protected String mDisplay; 
    protected String mOS;
    
    protected Computer() { }
    // 设置 CPU 核心数
    public void setBoard(String board) {
        mBoard = board; 
    }
    // 设置内存
    public void setDisplay(String display) {
        mDisplay = display; 
    }
    // 设置操作系统
    public abstract void setOS();
    
    @Override
    public String toString() {
        return "Computer [mBoard=" + mBoard + ", mDisplay=" + mDisplay + ", mOS=" + mOS + "]";
    }
}

----------------------------------------------------------------------------------
//具体的 Computer 类,Macbook 
public class Macbook extends Computer {
    protected Macbook() {
    }

    @Override
    public void setOS() {
        mOS = "Mac OS X 10.10";
    }
}

----------------------------------------------------------------------------------

//抽象 Builder 类
public abstract class Builder {
    // 设置主机
    public abstract void buildBoard(String board);

    // 设置显示器
    public abstract void buildDisplay(String displau);

    // 设置操作系统
    public abstract void buildOS();

    // 创建 ComputerÏ
    public abstract Computer create();
}


----------------------------------------------------------------------------------
//具体的 Builder 类,
public class MacbookBuilder extends Builder {
    private Computer mComputer = new Macbook();

    @Override
    public void buildBoard(String board) {
        mComputer.setBoard(board);
    }

    @Override
    public void buildDisplay(String display) {
        mComputer.setDisplay(display);
    }

    @Override
    public void buildOS() {
        mComputer.setOS();
    }

    @Override
    public Computer create() {
        return mComputer;
    }
}
----------------------------------------------------------------------------------

//Director 类,负责构造 Computer 
public class Director {
    Builder mBuilder = null;

    /**
     * @param builder
     */
    public Director(Builder builder) {
        mBuilder = builder;
    }

    /**
     * 构建对象
     */
    public void construct(String board, String display) {
        mBuilder.buildBoard(board);
        mBuilder.buildDisplay(display);
        mBuilder.buildOS();
    }
}
----------------------------------------------------------------------------------

//测试代码 
public class Test {
    public static void main(String[] args) { // 构建器
        Builder builder = new MacbookBuilder();
        // Director
        Director pcDirector = new Director(builder);
        // 封装构建过程, 4 核, 内存 2GB, Mac 系统 
        pcDirector.construct("英特尔主板","Retina 显示器");
        // 构建电脑, 输出相关信息
        System.out.println("Computer Info : " + builder.create().toString());
    }
}
  • **简化版的第二种实现方式;

如果具体产品类在整个开发过程中确定只有一个,
那就用不着那么多花里胡俏的抽象类了,
完全可以直接去掉抽象产品类和抽象Builder类,
只剩下具体产品类具体Builder类;**

  • **另外方才第一种方法写了很多次配置方法【产品类、抽象类都写了】,

这里只需要在具体Builder类中写即可!!!!**

  • **具体Builder类

定义产品需要的部件属性,并在声明时初始化为默认值!![1]
构造方法设置为默认权限,只提供给具体产品类builder()调用[2]
编写组装方法,用于配置本类属性,注意return this;用于连缀调用;[3]
提供build()方法,把所有的部件属性赋给产品类构造器并调用它,返回一个产品实例;[4]**

  • **具体产品类

定义产品需要的部件属性;(构造方法赋值所有属性)[1]
提供public static builder(),返回一个具体Builder类实例;[2]
实现其他产品业务方法 [3 此部分无关构造了]**

案例来自项目GitHub
/**
 * <pre>
 *     desc   : 使用建造者模式,构建 RestClient!!!
 *              此类是建造者模式中,concreteBuilder部分
 * </pre>
 */
public class RestClientBuilder {
    //URL
    private  String mUrl = null;
    //参数
    private  static final WeakHashMap<String, Object> PARAMS = RestCreator.getParams();
    //回调
    private  IRequest mIRequest = null;
    private  ISuccess mISuccess = null;
    private  IFailure mIFailure = null;
    private  IError mIError = null;
    //请求体
    private  RequestBody mBody = null;
    //Loader
    private Context mContext = null;
    private LoaderStyle mLoaderStyle = null;
    //文件上传
    private File mFile = null;
    //文件下载用 变量
    private String mDownloadDir = null;//指定 下载文件 在本地sd卡的 目录名
    private String mExtension = null;
    private String mName = null;

    //除了 RestClient(同包内的类),不允许外部 直接new 创建!!!
    //这里没 声明权限,即使用 Java 的 默认权限,
    // 即 只有 本类+同包 可以访问!!!只有 同包内的子类可以继承!!!!!
    RestClientBuilder() {
    }

    /*
        下面是本建造者模式的 一系列组装方法
     */
    //觉得某个方法已经很完善了,不需要别人修改它,可以加上final,
    // 这样也可以让JVM进行优化(如,禁止重排序)
    public final RestClientBuilder url(String url) {
        this.mUrl = url;
        return this;
    }
    public final RestClientBuilder params(WeakHashMap<String, Object> params) {
        PARAMS.putAll(params);
        return this;
    }
    public final RestClientBuilder params(String key, Object value) {
        PARAMS.put(key, value);
        return this;
    }
    //文件上传
    public final RestClientBuilder file(File file) {
        this.mFile = file;
        return this;
    }
    public final RestClientBuilder file(String file) {
        this.mFile = new File(file);
        return this;
    }
    public final RestClientBuilder raw(String raw) {
        this.mBody = RequestBody.create(MediaType.parse("application/json;charset=UTF-8"), raw);
        return this;
    }
    //不用写 set什么什么 ,直接简单明了写个success、写个raw、写个params,
    // 中心突出,简洁明了
    public final RestClientBuilder success(ISuccess iSuccess) {
        this.mISuccess = iSuccess;
        return this;
    }
    public final RestClientBuilder failure(IFailure iFailure) {
        this.mIFailure = iFailure;
        return this;
    }
    public final RestClientBuilder error(IError iError) {
        this.mIError = iError;
        return this;
    }
    public final RestClientBuilder onRequest(IRequest iRequest) {
        this.mIRequest = iRequest;
        return this;
    }
    //Loader
    public final RestClientBuilder loader(Context context,LoaderStyle style) {
        this.mContext = context;
        this.mLoaderStyle = style;
        return this;
    }
    public final RestClientBuilder loader(Context context) {
        this.mContext = context;
        this.mLoaderStyle = LoaderStyle.BallClipRotatePulseIndicator;
        return this;
    }
    //文件下载
    public final RestClientBuilder name(String name) {
        this.mName = name;
        return this;
    }
    public final RestClientBuilder dir(String dir) {
        this.mDownloadDir = dir;
        return this;
    }
    public final RestClientBuilder extension(String extension) {
        this.mExtension = extension;
        return this;
    }

    /**
     * 最终方法,返回 构建组装 完毕的 RestClient
     * @return
     */
    public final RestClient build() {
        return new RestClient(mUrl, PARAMS,
                mDownloadDir, mExtension, mName,
                mIRequest, mISuccess, mIFailure,
                mIError, mBody,mFile, mContext,
                mLoaderStyle);
    }
}

------------------------------------------------------





/**
 * <pre>
 *     desc   : 使用建造者模式,构建 RestClient!!!
 *              此类是建造者模式中,具体产品类部分
 * </pre>
 */
public class RestClient {
    //URL
    private final String URL;
    //参数
    private  static final WeakHashMap<String, Object> PARAMS = RestCreator.getParams();
    //回调接口
    private final IRequest REQUEST;
    private final ISuccess SUCCESS;
    private final IFailure FAILURE;
    private final IError ERROR;
    //文件下载用 变量,注意,一般!!传入了前两个就不用传入NAME,传入NAME了就不用传入前两个
    private String DOWNLOAD_DIR;//指定 下载文件 在本地sd卡的 目录名
    private String EXTENSION;//文件后缀名
    private String NAME;//完整的文件名
    //请求体
    private final RequestBody BODY;
    //Loader
    private final LoaderStyle LOADER_STYLE;
    private final Context CONTEXT;
    //文件上传
    private final File FILE;

    public RestClient(String url,
                      Map<String, Object> params,
                      String downloadDir,
                      String extension,
                      String name,
                      IRequest request,
                      ISuccess success,
                      IFailure failure,
                      IError error,
                      RequestBody body,
                      File file,
                      Context context,
                      LoaderStyle loaderStyle) {
        this.URL = url;
        PARAMS.putAll(params);
        this.DOWNLOAD_DIR = downloadDir;
        this.EXTENSION = extension;
        this.NAME = name;
        this.REQUEST = request;
        this.SUCCESS = success;
        this.FAILURE = failure;
        this.ERROR = error;
        this.BODY = body;
        this.FILE = file;
        this.CONTEXT = context;
        this.LOADER_STYLE = loaderStyle;
    }

    public static RestClientBuilder builder() {
        return new RestClientBuilder();
    }

    //封装请求操作
    private void request(HttpMethod method) {
        //获取为 Retrofit 框架 准备的 接口对象实例!!!
        final RestService service = RestCreator.getRestService();

        //用来接请求操作
        Call<String> call = null;

        if (REQUEST != null) {
            REQUEST.onRequestStart();
        }

        //展示 Loading!!(请求开始时)
        // 对应的 关闭的话在 RequestCallBacks 中 实现(请求结束时关闭!!)
        if (LOADER_STYLE != null) {
            XiaoYunLoader.showLoading(CONTEXT, LOADER_STYLE);
        } else {
            XiaoYunLoader.showLoading(CONTEXT);
        }

        switch (method) {
            case GET:
                call = service.get(URL, PARAMS);
                break;
            case POST:
                call = service.post(URL, PARAMS);
                break;
            case POST_RAW:
                call = service.postRaw(URL, BODY);
                break;
            case PUT:
                call = service.put(URL, PARAMS);
                break;
            case PUT_RAW:
                call = service.putRaw(URL, BODY);
                break;
            case DELETE:
                call = service.delete(URL, PARAMS);
                break;
            case UPLOAD:
                final RequestBody requestBody =
                        RequestBody.create(MediaType.parse(MultipartBody.FORM.toString()),FILE);
                //以 Form 的方式 提交
                final MultipartBody.Part body =
                        MultipartBody.Part.createFormData("file", FILE.getName(),requestBody);
                call = service.upload(URL, body);
                break;
            default:
                break;
        }

        if (call != null) {
            //如果 call不空,说明 需要进行请求的操作和参数 已经设定完毕
            //这里是选enqueue() 进行 异步请求方式,执行请求
            call.enqueue(getRequestCallback());
        }
    }

    //返回一个 RequestCallBacks 实例
    private Callback<String> getRequestCallback() {
        return new RequestCallBacks(
                REQUEST,
                SUCCESS,
                FAILURE,
                ERROR,
                LOADER_STYLE
        );
    }

    /*
           提供给外部调用的操作封装方法!!
           所有调用 RestService 获取 Call 对象实例的 调用逻辑,以及 call 的请求执行逻辑,
           都是在 RestClient 这里完成的,只有 download 的 RestService调用以及 call 的请求执行,
           是跳转到 DownloadHandler 中完成的
     */
    //增删改查,依次如下
    public final void post() {
        //BODY 或者 PARAMS 为不为空,就看 RestClientBuilder 构建时有没有配置;
        // RestClientBuilder 构建时 有配置的 字段,则不空,否则默认为空

        if (BODY == null) {
            //如果 BODY 为空,即是 一般的 PARAMS post 方式
            request(HttpMethod.POST);
        } else {
            //如果 BODY 不空,那只能是 post原始数据 BODY !!
            if (!PARAMS.isEmpty()) {
                //如果 BODY 不空,那只能是 post原始数据 BODY,
                // 这种 post 情况的话,要求参数 PARAMS 必须为空!
                //如果参数 PARAMS 不空
                throw new RuntimeException("params must be null");
            }
            //如果参数 PARAMS 为空
            request(HttpMethod.POST_RAW);

        }
    }
    public final void delete() {
        request(HttpMethod.DELETE);
    }
    public final void put() {
        if (BODY == null) {
            //如果 BODY 为空,即是 一般的 PARAMS put 方式
            request(HttpMethod.PUT);
        } else {
            //如果 BODY 不空,那只能是 put原始数据 BODY !!
            if (!PARAMS.isEmpty()) {
                //如果 BODY 不空,那只能是 put原始数据 BODY,
                // 这种 put 情况的话,要求参数 PARAMS 必须为空!
                //如果参数 PARAMS 不空
                throw new RuntimeException("params must be null");
            }
            //如果参数 PARAMS 为空
            request(HttpMethod.PUT_RAW);
        }
    }
    public final void get() {
        request(HttpMethod.GET);
    }

    //文件上传
    public final void upload() {
        request(HttpMethod.UPLOAD);
    }

    //文件下载
    public final void download() {
        new DownloadHandler(URL, PARAMS,REQUEST, DOWNLOAD_DIR, EXTENSION, NAME,
                SUCCESS, FAILURE, ERROR)
                .handleDownload();
    }
}










参考:

  • 《Android源码设计模式解析与实战》
  • 慕课网
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设计模式 Java 开发者
「全网最细 + 实战源码案例」设计模式——适配器模式
适配器模式(Adapter Pattern)是一种结构型设计模式,通过引入适配器类将一个类的接口转换为客户端期望的另一个接口,使原本因接口不兼容而无法协作的类能够协同工作。适配器模式分为类适配器和对象适配器两种,前者通过多重继承实现,后者通过组合方式实现,更常用。该模式适用于遗留系统改造、接口转换和第三方库集成等场景,能提高代码复用性和灵活性,但也可能增加代码复杂性和性能开销。
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14天前
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设计模式 存储 安全
「全网最细 + 实战源码案例」设计模式——组合模式
组合模式(Composite Pattern)是一种结构型设计模式,用于将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。它允许客户端以一致的方式对待单个对象和对象集合,简化了复杂结构的处理。组合模式包含三个主要组件:抽象组件(Component)、叶子节点(Leaf)和组合节点(Composite)。通过这种模式,客户端可以统一处理简单元素和复杂元素,而无需关心其内部结构。适用于需要实现树状对象结构或希望以相同方式处理简单和复杂元素的场景。优点包括支持树形结构、透明性和遵循开闭原则;缺点是可能引入不必要的复杂性和过度抽象。
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19天前
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设计模式 缓存 Java
「全网最细 + 实战源码案例」设计模式——代理模式
代理模式(Proxy Pattern)是一种结构型设计模式,通过代理对象控制对目标对象的访问并添加额外功能。它分为静态代理和动态代理,后者包括JDK动态代理和CGLIB动态代理。JDK动态代理基于接口反射生成代理类,而CGLIB通过继承目标类生成子类。代理模式适用于延迟初始化、访问控制、远程服务、日志记录和缓存等场景,优点是职责分离、符合开闭原则和提高安全性,缺点是增加系统复杂性。
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17天前
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设计模式 前端开发 数据库
「全网最细 + 实战源码案例」设计模式——桥接模式
桥接模式(Bridge Pattern)是一种结构型设计模式,通过将抽象部分与实现部分分离,使它们可以独立变化,从而降低代码耦合度,避免类爆炸,提高可扩展性。其结构包括实现类接口、具体实现类、抽象类和精确抽象类。适用于多维度扩展类、隐藏实现细节、简化庞杂类以及运行时切换实现方法的场景。优点包括高扩展性、隐藏实现细节、遵循开闭原则和单一职责原则;缺点是可能增加代码复杂度。示例中展示了不同操作系统播放不同格式视频文件的实现。
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