从零玩转设计模式之建造者模式-阿里云开发者社区

从零玩转设计模式之建造者模式

2023-08-24 99

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简介： 从零玩转设计模式之建造者模式

什么是建造者模式?

建造者模式是一种软件设计模式，它用于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。建造者模式通常用于创建复杂对象，它包含多个部分，每个部分可以有不同的组成方式。

需求

一个类计算机类Computer包括以下变量

cpu
ram
usbCount
keyboard
display

而其他3个是可选参数

usbCount
keyboard
display

两种常用的方式

折叠构造器模式

Javabean 直接定义

缺点

第1种

第一种主要是使用及阅读不方便。当调用一个类的构造函数时，

首先要决定使用哪一个，里面参数又很多，参数的类型也不一样，

这样很容易搞混

第2种

在构建过程中对象的状态容易发生变化,造成错误。

因为那个类中的属性是分步设置的，所以就容易出错。

特点

在软件开发过程中有时需要创建一个复杂的对象，这个复杂对象通常由多个子部件按一定的步骤组合而成。

产品都是由多个部件构成的，各个部件可以灵活选择，但其创建步骤都大同小异。

这类产品的创建无法用前面介绍的工厂模式描述，只有建造者模式可以很好地描述该类产品的创建。

建造者模式解决需求(代码实现)

第一步:创建目标类, 也就是我们的产品

/**
 * 产品 计算机
 *
 * @author yang shuai
 * @date 2022/12/4
 */
public class Computer {
    private final String cpu;// 必须
    private final String ram;// 必须
    private int usbCount;// 可选
    private String keyboard;// 可选
    private String display;// 可选
    public Computer(String cpu, String ram) {
        this.cpu = cpu;
        this.ram = ram;
    }
    public void setUsbCount(int usbCount) {
        this.usbCount = usbCount;
    }
    public void setKeyboard(String keyboard) {
        this.keyboard = keyboard;
    }
    public void setDisplay(String display) {
        this.display = display;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Computer{" + "cpu='" + cpu + '\'' + ", ram='" + ram + '\'' + ", usbCount=" + usbCount + ", keyboard='" + keyboard + '\'' + ", display='" + display + '\'' + '}';
    }
}

第二步:创建抽象构建者类

public abstract class ComputerBuilder {
    public abstract void buildCount(int usbCount);
    public abstract void buildKeyboard(String keyBoard);
    public abstract void buildDisplay(String display);
    public abstract Computer makeComputer();
}

第三步:创建具体建造者类

public class HWComputerBuilder extends ComputerBuilder{
    private Computer computer;
    public HWComputerBuilder(String cpu, String ram) {
        computer=new Computer(cpu,ram);
    }
    @Override
    public void buildCount(int usbCount) {
        computer.setUsbCount(usbCount);
    }
    @Override
    public void buildKeyboard(String keyBoard) {
        computer.setKeyboard(keyBoard);
    }
    @Override
    public void buildDisplay(String display) {
        computer.setDisplay(display);
    }
    @Override
    public Computer makeComputer() {
        return computer;
    }
}

第四步:创建指挥类

public class ComputerDirector {
    private ComputerBuilder builder;
    public void setBuilder(ComputerBuilder builder) {
        this.builder = builder;
    }
    public Computer makeComputer(int useCount,String display,String keyBoard){
       builder.buildCount(useCount);
       builder.buildDisplay(display);
       builder.buildKeyboard(keyBoard);
       return builder.makeComputer();
    }
}

定义

指将一个复杂对象的构造与它的表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示，这样的设计模式被称为建造者模式。

它是将一个复杂的对象分解为多个简单的对象，然后一步一步构建而成。即产品的组成部分是不变的，但每一部分是可以灵活选择的。

建造者模式与工厂模式的区别

工厂模式

工厂模式注重于创建产品
工厂模式创建出来的产品都是一个样子
工厂模式的关注点是只要创建出对象就可以了

建造者模式

建造者模式注重于方法的调用顺序
建造者模式可以创建出复杂的产品,由各种复杂的部件组成
建造者模式不仅要创建产品,，还要知道该产品是由哪些部件组成的

建造者模式包括四个角色：

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。

作用

隔离了客户与对象的生产过程

负责控制产品对象的生产过程。

建造者模式的优点有：

它隔离了具体组建和装配方式，使得构建过程与具体实现分离。
它支持构建复杂对象，并且可以控制复杂对象的构建顺序。
它可以使得用户可以独立地改变一个对象的内部表示。
它可以提供一种灵活的构建方式，在用户不确定最终的产品的具体细节时也可以创建对象。
它可以有效地防止用户在构建过程中破坏产品的结构。

大白话:

封装性好，构建和表示分离。

扩展性好，各个具体的建造者相互独立，有利于系统的解耦。

客户端不必知道产品内部组成的细节，建造者可以对创建过程逐步细化，而不对其它模块产生任何影响，便于控制细节风险。

建造者模式的缺点有：

产生多余的Builder对象
产品内部发生变化，建造者都要修改，成本较大

建造者模式第二种写法

解决产生多余的Builder对象等

在Computer 中创建一个静态内部类 Builder，然后将Computer 中的参数都复制到Builder类中。

示例:

/**
 * 使用静态内部类构造数据
 *
 * @author yang shuai
 * @date 2022/12/9
 */
public class Computer {
    private final String cpu;//必须
    private final String ram;//必须
    private final int usbCount;//可选
    private final String keyboard;//可选
    private final String display;//可选
    @Override
    public String toString() {
        return "Computer{" + "cpu='" + cpu + '\'' + ", ram='" + ram + '\'' + ", usbCount=" + usbCount + ", keyboard='" + keyboard + '\'' + ", display='" + display + '\'' + '}';
    }
    private Computer(Builder computerBuilder) {
        this.cpu = computerBuilder.cpu;
        this.ram = computerBuilder.ram;
        this.usbCount = computerBuilder.usbCount;
        this.keyboard = computerBuilder.keyboard;
        this.display = computerBuilder.display;
    }
    public static class Builder {
        private final String cpu;//必须
        private final String ram;//必须
        private int usbCount;//可选
        private String keyboard;//可选
        private String display;//可选
        public Builder(String cup, String ram) {
            this.cpu = cup;
            this.ram = ram;
        }
        public Builder buildUsbCount(int usbCount) {
            this.usbCount = usbCount;
            return this;
        }
        public Builder buildKeyboard(String keyboard) {
            this.keyboard = keyboard;
            return this;
        }
        public Builder buildDisplay(String display) {
            this.display = display;
            return this;
        }
        public Computer build() {
            return new Computer(this);
        }
    }
}

使用场景

如果一个对象有非常复杂的内部结构(很多属性)

想把复杂对象的创建和使用分离

总结

用来创建复杂的复合对象

源码分析

StringBuilder

JDK 的 StringBuilder 类中提供了 append() 方法，这就是一种链式创建对象的方法，开放构造步骤，最后调用 toString() 方法就可以获得一个完整的对象

SqlSessionFactoryBuilder

MyBatis 中 SqlSessionFactoryBuiler 类用到了建造者模式。且在 MyBatis 中 SqlSessionFactory是由 SqlSessionFactoryBuilder 产生的
XMLConfigBuilder 负责 Configuration 各个组件的创建和装配，整个装配的流程化过程如下：
XMLConfigBuilder 负责创建复杂对象 Configuration，其实就是一个具体建造者角色。
SqlSessionFactoryBuilder 只不过是做了一层封装去构建 SqlSessionFactory 实例，这就是建造者模式简化构建的过程。