【建造者模式】

简介: 【建造者模式】

一.建造者模式的入门介绍

1.什么是建造者模式?

建造者模式(Builder Pattern)是一种创建型设计模式,用于创建复杂对象。它将一个对象的构建过程和表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示

建造者模式的核心思想是将对象的构建过程从其表示中解耦出来,使得可以独立地创建不同的产品。通过指挥者来组织构建过程,客户端无需关心具体的构建细节,只需要通过指挥者来获得最终构建完成的产品。

建造者模式适用于需要创建复杂对象,且创建过程具有一定的顺序或步骤的情况。它提供了更好的灵活性和可扩展性,使得可以通过增加或更改具体的建造者来创建不同的产品变种。同时,它也避免了构造函数参数过多的问题,使得代码更加清晰易读。

总结起来,建造者模式能够将复杂对象的构建过程与其表示分离,提供了一种优雅的方式来创建具有不同配置的对象。  

2.建造者模式通常涉及到几的角色!

产品(Product):表示要构建的复杂对象。它通常包含多个部分或属性。

抽象建造者(Abstract Builder):定义了创建产品各个部分的接口,并提供了一个获取产品的方法。典型的方法包括创建部件、组装部件以及返回最终产品。

具体建造者(Concrete Builder):实现了抽象建造者接口,负责实际构建产品的各个部分,并返回最终的产品。

指挥者(Director):负责使用抽象建造者定义的接口来构建产品。它通常不知道具体的构建过程,只负责根据具体的构建者来组织构建过程。

3.建造者模式适用于以下场景:

创建对象的构造过程比较复杂,包含多个可选参数或具有多个步骤

希望创建不同配置的对象,但避免使用过多的构造函数或参数

需要保证对象在构造过程中是不可变的,即一旦构建完成,就不能再修改

希望提供一种清晰的方式来构建对象,并且可以按顺序设置属性

通过拆分对象的构建过程,可以将共同的构建逻辑抽象出来,提高代码的重用性。

4.建造者模式的优点和不足

4.1建造者模式的优点:

封装了对象的创建过程,使得对象的构建代码与客户端代码分离,提高了代码的可读性和可维护性。

可以灵活地构建不同配置的对象,而无需编写多个构造函数或使用复杂的参数列表。

可以通过建造者类提供额外的方法来设置对象的特定属性,使得代码的可扩展性更好。

可以控制对象的构建过程,例如可以进行参数校验、设置默认值等操作。

可以生成不可变的对象,保证了对象在构造完成后的不可变性。

4.2建造者模式的不足

增加了代码量:使用建造者模式会引入额外的建造者类以及对应的方法,这可能增加代码的复杂性和量,特别是当有多个属性需要设置时。

对象构建过程被分离:建造者模式将对象的构建过程分离到不同的方法中,这导致在客户端代码中无法一目了然地看到对象的完整构建过程。

可能会产生多余的对象:在建造者模式中,通过调用不同的建造者方法来设置对象的不同属性,这可能会导致创建了过多的中间对象,增加了内存的开销。

不适合简单对象的创建:建造者模式适用于创建复杂对象,但对于那些属性较少、构建过程简单的对象,使用建造者模式可能过于繁琐,反而增加了代码的复杂性。

不支持方法链式调用:在传统的建造者模式中,每个建造者方法返回的是建造者对象自身,无法进行方法链式调用。如果希望实现方法链式调用,需要额外的工作。

总的来说,建造者模式在创建复杂对象、灵活配置对象属性以及保持对象不可变性方面有其优势,但也需要权衡其在代码量、代码可读性以及对象构建过程分离等方面的不足之处。在实际应用中,需要根据具体情况来选择是否使用建造者模式

二.代码实例实现

1.在IDEA中构建Maven项目时,导入依赖(pom.xml)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <groupId>org.example</groupId>
  <artifactId>jzz</artifactId>
  <version>1.0-SNAPSHOT</version>
  <packaging>war</packaging>
  <name>jzz Maven Webapp</name>
  <!-- FIXME change it to the project's website -->
  <url>http://www.example.com</url>
  <properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <maven.compiler.source>1.7</maven.compiler.source>
    <maven.compiler.target>1.7</maven.compiler.target>
  </properties>
  <dependencies>
      <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <version>1.18.20</version>
        <scope>provided</scope>
      </dependency>
    <dependency>
      <groupId>junit</groupId>
      <artifactId>junit</artifactId>
      <version>4.11</version>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
  </dependencies>
  <build>
    <finalName>jzz</finalName>
    <pluginManagement><!-- lock down plugins versions to avoid using Maven defaults (may be moved to parent pom) -->
      <plugins>
        <plugin>
          <artifactId>maven-clean-plugin</artifactId>
          <version>3.1.0</version>
        </plugin>
        <!-- see http://maven.apache.org/ref/current/maven-core/default-bindings.html#Plugin_bindings_for_war_packaging -->
        <plugin>
          <artifactId>maven-resources-plugin</artifactId>
          <version>3.0.2</version>
        </plugin>
        <plugin>
          <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
          <version>3.8.0</version>
        </plugin>
        <plugin>
          <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>
          <version>2.22.1</version>
        </plugin>
        <plugin>
          <artifactId>maven-war-plugin</artifactId>
          <version>3.2.2</version>
        </plugin>
        <plugin>
          <artifactId>maven-install-plugin</artifactId>
          <version>2.5.2</version>
        </plugin>
        <plugin>
          <artifactId>maven-deploy-plugin</artifactId>
          <version>2.8.2</version>
        </plugin>
      </plugins>
    </pluginManagement>
  </build>
</project>

2.Lombok的注解实现的Computer类(是产品,又充当了具体建造)

package com.lz.entity;
import lombok.Builder;
import lombok.Data;
@Data
@Builder
public class Computer {
    private String cpu;
    private String memory;
    private String hardDisk;
    private String graphicsCard;
    public void display() {
        System.out.println("Computer Specs:");
        System.out.println("CPU: " + cpu);
        System.out.println("Memory: " + memory);
        System.out.println("Hard Disk: " + hardDisk);
        System.out.println("Graphics Card: " + graphicsCard);
    }
}

代码分析

  • cpu:表示CPU型号的字符串。
  • memory:表示内存容量的字符串。
  • hardDisk:表示硬盘容量的字符串。
  • graphicsCard:表示显卡型号的字符串。

此外,该类还定义了一个名为display()的方法,用于展示计算机的规格信息

通过使用Lombok的@Builder注解,可以为该类自动生成一个建造者模式的构造器,使得创建对象时可以更加简洁和灵活。同时,@Data注解会自动生成equals()hashCode()toString()等方法。

使用该类可以创建计算机对象,并调用display()方法展示计算机的规格信息。

3.使用Lombok注解的ComputerBuilder类,用于构建Computer对象 (具体建造者)

package com.lz.ComputerBuilder;
import com.lz.entity.Computer;
import lombok.Builder;
@Builder
public class ComputerBuilder {
    private String cpu;
    private String memory;
    private String hardDisk;
    private String graphicsCard;
    public Computer build() {
        return Computer.builder()
                .cpu(cpu)
                .memory(memory)
                .hardDisk(hardDisk)
                .graphicsCard(graphicsCard)
                .build();
    }
}

代码分析

  • 建造者类ComputerBuilder.Builder
  • 设置属性的方法,例如cpu(String cpu)memory(String memory)
  • 构建方法ComputerBuilder.Builder.build()

ComputerBuilder类本身具有以下属性:

  • cpu:表示计算机的CPU型号。
  • memory:表示计算机的内存大小。
  • hardDisk:表示计算机的硬盘容量。
  • graphicsCard:表示计算机的显卡型号。

build()方法中,创建了Computer.Builder对象,并设置其属性值。然后通过调用build()方法,创建并返回一个完整的Computer对象。

使用ComputerBuilder类,可以方便地创建不同配置的计算机对象,同时避免了构造函数过于复杂的问题。

4.演示如何使用建造者模式创建不同配置的计算机对象,并展示它们的详细信息

package com.lz.test;
import com.lz.entity.Computer;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Computer gamingComputer = Computer.builder()
                .cpu("Intel i7")
                .memory("16GB DDR4")
                .hardDisk("1TB SSD")
                .graphicsCard("NVIDIA GeForce RTX 3080")
                .build();
        gamingComputer.display();
        Computer officeComputer = Computer.builder()
                .cpu("Intel i5")
                .memory("8GB DDR4")
                .hardDisk("500GB HDD")
                .graphicsCard("Integrated Graphics")
                .build();
        officeComputer.display();
    }
}

代码分析

main()方法中,首先使用建造者模式创建了一个名为gamingComputer的游戏电脑对象。通过链式调用方式,设置了游戏电脑的CPU型号、内存容量、硬盘容量和显卡型号,并最后调用build()方法构建了完整的电脑对象。然后调用display()方法来显示游戏电脑的详细信息。

接着,使用同样的方式创建了一个名为officeComputer的办公电脑对象,并设置了对应的属性值。同样地,调用build()方法构建办公电脑对象,并通过display()方法展示详细信息。

通过这个测试类,可以看到通过建造者模式,可以方便地创建不同配置的计算机对象,并灵活地设置其属性值。同时,通过display()方法展示了各个计算机对象的详细信息,验证了建造者模式的使用效果。

测试结果

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