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23种设计模式——建造者模式

简介: 建造者模式主要适用于一些基本部件不会变,而其组合经常变化的情况。
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今天我们要学习的是23种设计模式中的第四种——建造者模式。建造者模式主要适用于一些基本部件不会变,而其组合经常变化的情况,下面我们开始进入正题。
概念:

建造者模式(Builder Pattern)又叫生成器模式,是一种对象构建模式。建造者模式是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。它将变与不变相分离,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。

特点:

该模式的主要优点如下:

  • 各个具体的建造者相互独立,有利于系统的扩展。
  • 客户端不必知道产品内部组成的细节,便于控制细节风险。

其缺点如下:

  • 产品的组成部分必须相同,这限制了其使用范围。
  • 如果产品的内部变化复杂,该模式会增加很多的建造者类。
建造者模式的主要角色:
  • 产品角色(Product):一个具体的产品对象。
  • 抽象建造者(Builder): 创建一个Product对象的各个部件指定的 接口/抽象类。
  • 具体建造者(ConcreteBuilder): 实现接口,构建和装配各个部件。
  • 指挥者(Director): 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。
类图分析:

建造者模式类图.png

代码(盖房问题):

房子类(产品角色)

package cn.ppdxzz.builder;

/**
 * Description:房子类(产品角色)
 *
 * @Date: 2020/3/6 21:16
 * @Author: PeiChen
 */
public class House {
    private String base;//地基
    private String wall;//墙壁
    private String roofed;//房顶

    public String getBase() {
        return base;
    }

    public void setBase(String base) {
        this.base = base;
    }

    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;
    }
}

抽象建造者

package cn.ppdxzz.builder;

/**
 * Description:抽象建造者:创建一个House对象的各个部件指定的接口/抽象类。
 *
 * @Date: 2020/3/6 21:30
 * @Author: PeiChen
 */
public abstract class HouseBuilder {

    protected House house = new House();

    //建造房子的整体流程
    public abstract void buildBase();//打地基
    public abstract void buildWall();//砌墙
    public abstract void roofed();//封顶

    //房子建造好后,将房子返回
    public House buildHouse() {
        return house;
    }
}

普通房(具体建造者)

package cn.ppdxzz.builder;

/**
 * Description:普通房(具体建造者):实现接口/抽象类,构建和装配各个部件。
 *
 * @Date: 2020/3/6 21:43
 * @Author: PeiChen
 */
public class CommonHouse extends HouseBuilder {
    @Override
    public void buildBase() {
        System.out.println("普通房子地基2米");
    }

    @Override
    public void buildWall() {
        System.out.println("普通房子砌墙5厘米");
    }

    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println("普通房子的房顶");
    }
}

高楼(具体建造者)

package cn.ppdxzz.builder;

/**
 * Description:高楼(具体建造者):实现接口/抽象类,构建和装配各个部件。
 *
 * @Date: 2020/3/6 21:50
 * @Author: PeiChen
 */
public class HighBuilding extends HouseBuilder {
    @Override
    public void buildBase() {
        System.out.println("高楼打地基20米");
    }

    @Override
    public void buildWall() {
        System.out.println("高楼砌墙20厘米");
    }

    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println("高楼的房顶");
    }
}

指挥者

package cn.ppdxzz.builder;

/**
 * Description:指挥者,这里去指定制作流程,返回产品
 *
 * @Date: 2020/3/6 21:53
 * @Author: PeiChen
 */
public class HouseDirector {
    HouseBuilder houseBuilder = null;

    //构造器传入 houseBuilder
    public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    //如何构造房子,交给指挥者
    public House constructHouse() {
        houseBuilder.buildBase();
        houseBuilder.buildWall();
        houseBuilder.roofed();

        return houseBuilder.buildHouse();
    }
}

客户端

package cn.ppdxzz.builder;

/**
 * Description:客户端
 *
 * @Date: 2020/3/6 22:00
 * @Author: PeiChen
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("盖普通房子的流程:");
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        HouseDirector director = new HouseDirector(commonHouse);
        House house = director.constructHouse();
        System.out.println("------------------");

        System.out.println("盖高楼的流程:");
        HighBuilding highBuilding = new HighBuilding();
        HouseDirector highDirector = new HouseDirector(highBuilding);
        House highHouse = highDirector.constructHouse();
        System.out.println("------------------");
    }
}

演示:

建造者模式演示.png

JDK中的建造者模式源码分析:
JDK中java.lang.StringBuilder中就有使用到建造者模式 ,下面是源码分析。

建造者模式源码分析.png

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既充当了指挥者,同时充当了具体的建造者。建造方法的实现是AbstractStringBuilder 完成的, 而StringBuilder继承了AbstractStringBuilder
总结:
  • 客户端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。
  • 程序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。
建造者模式就讲解到这里吧,重要的还是自己分析一下,动手敲一敲,那样才能理解其中的深意。下一个设计模式是原型模式。

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