JAVA设计模式5:建造者模式,将对象的构建过程与其表示分离

简介: JAVA设计模式5:建造者模式,将对象的构建过程与其表示分离

一、什么是建造者模式

建造者模式是一种创建型设计模式,它将对象的构建过程与其表示分离,以便于相同的构建过程可以创建不同的表示。

建造者模式的主要思想是将一个复杂对象的构建过程分离成多个简单的对象构建步骤,并通过一个指导者来控制这些构建步骤的顺序和方式。这样可以灵活地创建不同的对象表示,而无需改变构建过程的逻辑。

建造者模式通常由以下 4 44 个角色组成。

  • 产品(Product):需要被构建的复杂对象,包含多个部分或属性。
  • 抽象建造者(Builder):定义了构建产品的抽象方法,并且通常包含获取最终产品的方法。
  • 具体建造者(Concrete Builder):实现了抽象建造者接口,定义了具体的构建步骤和逻辑。
  • 指导者(Director):负责控制建造过程的顺序和方式,最终返回构建好的产品。

建造者模式的优点包括以下 3 33 点,请同学们认真学习。

  • 可以对构建过程进行精细控制,灵活性较高。
  • 可以将复杂对象的构建过程与其表示分离,使得代码更加可读、可维护。
  • 可以重复使用相同的构建过程来创建不同的对象表示。

建造者模式的应用场景包括以下两点。

  • 需要创建复杂对象,且对象的构建过程与其表示相对独立。
  • 需要创建不同表示的对象,但使用相同的构建过程。

建造者模式通过将复杂对象的构建过程分解为多个简单的构建步骤,使得构建过程灵活可控,同时可以创建不同的对象表示。它是一种优秀的创建型设计模式,在许多场景下都有着广泛应用。


二、建造者模式实例

当我们使用建造者模式创建一个简单的汽车对象时,可以按照如下方式实现,请同学们复制到本地执行。

// 产品类:汽车
class Car {
    private String brand;
    private String color;
    private int wheels;
    public void setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
    public void setWheels(int wheels) {
        this.wheels = wheels;
    }
    public void showInfo() {
        System.out.println("Car brand: " + brand);
        System.out.println("Car color: " + color);
        System.out.println("Number of wheels: " + wheels);
    }
}
// 抽象建造者类
abstract class CarBuilder {
    protected Car car;
    public Car getCar() {
        return car;
    }
    public abstract void buildBrand();
    public abstract void buildColor();
    public abstract void buildWheels();
}
// 具体建造者类:SUV汽车建造者
class SuvCarBuilder extends CarBuilder {
    public SuvCarBuilder() {
        car = new Car();
    }
    public void buildBrand() {
        car.setBrand("SUV");
    }
    public void buildColor() {
        car.setColor("Black");
    }
    public void buildWheels() {
        car.setWheels(4);
    }
}
// 具体建造者类:跑车建造者
class SportsCarBuilder extends CarBuilder {
    public SportsCarBuilder() {
        car = new Car();
    }
    public void buildBrand() {
        car.setBrand("Sports Car");
    }
    public void buildColor() {
        car.setColor("Red");
    }
    public void buildWheels() {
        car.setWheels(4);
    }
}
// 指导者类:负责控制建造过程
class CarDirector {
    private CarBuilder carBuilder;
    public void setCarBuilder(CarBuilder carBuilder) {
        this.carBuilder = carBuilder;
    }
    public Car getCar() {
        return carBuilder.getCar();
    }
    public void constructCar() {
        carBuilder.buildBrand();
        carBuilder.buildColor();
        carBuilder.buildWheels();
    }
}
// 客户端类
public class BuilderPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        CarDirector director = new CarDirector();
        CarBuilder suvBuilder = new SuvCarBuilder();
        director.setCarBuilder(suvBuilder);
        director.constructCar();
        Car suvCar = director.getCar();
        suvCar.showInfo();
        CarBuilder sportsCarBuilder = new SportsCarBuilder();
        director.setCarBuilder(sportsCarBuilder);
        director.constructCar();
        Car sportsCar = director.getCar();
        sportsCar.showInfo();
    }
}

在上面的代码中,我们定义了一个产品类Car,它具有品牌、颜色和轮子数量属性,以及展示信息的方法。然后,我们定义了抽象建造者类 CarBuilder,包含了构建汽车品牌、颜色和轮子数量的抽象方法。

接着,我们创建了两个具体建造者类 SuvCarBuilderSportsCarBuilder,分别实现了抽象建造者类的方法来创建不同类型的汽车。

最后,我们定义了一个指导者类 CarDirector,负责控制建造过程,并提供获取构建好的汽车对象的方法。在客户端代码中,我们使用指导者类来指定具体的建造者对象,并进行构建过程,最终得到构建好的汽车对象,并展示其信息。

这个示例展示了建造者模式的实现,根据不同的建造者,可以构建不同类型的汽车对象,而无需直接调用构造函数或设置每个属性。这种方式可以提高代码的可读性和可维护性,同时允许我们灵活地控制构建过程。


三、建造者模式的应用场景

建造者模式适用于以下 5 55 个应用场景,请同学们认真学习。

  1. 创建复杂对象:当需要创建一个复杂对象,并且该对象的构建过程涉及多个步骤和组件时,可以使用建造者模式。通过将构建过程分解为多个步骤,每个步骤由具体的建造者负责实现,可以使得对象的构建过程更加清晰和可控。
  2. 创建多个相似对象:当需要创建多个具有相同构建过程但具有不同表示的对象时,可以使用建造者模式。通过在同一个构建过程下,使用不同的具体建造者,可以创建多个不同的对象表示。
  3. 隐藏对象的构建细节:当需要隐藏对象的构建细节,使得客户端代码与具体构建过程解耦时,可以使用建造者模式。客户端只需关注指导者类和抽象建造者类,不需要知道具体的构建过程和实现细节。
  4. 构建过程灵活可变:当对象的构建过程需要根据不同的需求进行灵活变化时,可以使用建造者模式。通过定义不同的具体建造者,可以根据不同的需求选择合适的建造者,从而构建出不同的对象。
  5. 代码的可读性和可维护性要求较高:当需要编写易于阅读和维护的代码时,可以使用建造者模式。通过将复杂的构建过程封装在具体建造者中,使得客户端代码更加简洁和易于理解。

总的来说,建造者模式适用于需要创建复杂对象、隐藏构建细节、灵活变化构建过程、创建多个相似对象以及提高代码可读性和可维护性的场景。


四、建造者模式面试题

  1. 什么是建造者模式?它的作用是什么?
  2. 建造者模式与工厂模式有什么区别?
  3. Builder模式中的角色有哪些?
  4. 建造者模式的优点是什么?
  5. 如何实现一个简单的建造者模式?
  6. 建造者模式的适用场景是什么?
  7. 建造者模式有什么缺点或限制?
  8. 如何在建造者模式中实现可选参数?
  9. 如何在建造者模式中处理依赖关系?
  10. 建造者模式和装饰者模式之间有什么区别?
相关文章
|
11天前
|
人工智能 缓存 监控
使用LangChain4j构建Java AI智能体:让大模型学会使用工具
AI智能体是大模型技术的重要演进方向,它使模型能够主动使用工具、与环境交互,以完成复杂任务。本文详细介绍如何在Java应用中,借助LangChain4j框架构建一个具备工具使用能力的AI智能体。我们将创建一个能够进行数学计算和实时信息查询的智能体,涵盖工具定义、智能体组装、记忆管理以及Spring Boot集成等关键步骤,并展示如何通过简单的对话界面与智能体交互。
237 1
|
14天前
|
人工智能 Java API
构建基于Java的AI智能体:使用LangChain4j与Spring AI实现RAG应用
当大模型需要处理私有、实时的数据时,检索增强生成(RAG)技术成为了核心解决方案。本文深入探讨如何在Java生态中构建具备RAG能力的AI智能体。我们将介绍新兴的Spring AI项目与成熟的LangChain4j框架,详细演示如何从零开始构建一个能够查询私有知识库的智能问答系统。内容涵盖文档加载与分块、向量数据库集成、语义检索以及与大模型的最终合成,并提供完整的代码实现,为Java开发者开启构建复杂AI智能体的大门。
426 58
|
15天前
|
人工智能 Java API
Java与大模型集成实战:构建智能Java应用的新范式
随着大型语言模型(LLM)的API化,将其强大的自然语言处理能力集成到现有Java应用中已成为提升应用智能水平的关键路径。本文旨在为Java开发者提供一份实用的集成指南。我们将深入探讨如何使用Spring Boot 3框架,通过HTTP客户端与OpenAI GPT(或兼容API)进行高效、安全的交互。内容涵盖项目依赖配置、异步非阻塞的API调用、请求与响应的结构化处理、异常管理以及一些面向生产环境的最佳实践,并附带完整的代码示例,助您快速将AI能力融入Java生态。
183 12
|
21天前
|
安全 Java API
使用 Java 构建强大的 REST API 的四个基本技巧
本文结合探险领域案例,分享Java构建REST API的四大核心策略:统一资源命名、版本控制与自动化文档、安全防护及标准化异常处理,助力开发者打造易用、可维护、安全可靠的稳健API服务。
114 2
|
2月前
|
数据采集 搜索推荐 Java
Java 大视界 -- Java 大数据在智能教育虚拟学习环境构建与用户体验优化中的应用(221)
本文探讨 Java 大数据在智能教育虚拟学习环境中的应用,涵盖多源数据采集、个性化推荐、实时互动优化等核心技术,结合实际案例分析其在提升学习体验与教学质量中的成效,并展望未来发展方向与技术挑战。
|
3月前
|
消息中间件 监控 Java
借助最新技术构建 Java 邮件发送功能的详细流程与核心要点分享 Java 邮件发送功能
本文介绍了如何使用Spring Boot 3、Jakarta Mail、MailHog及响应式编程技术构建高效的Java邮件发送系统,涵盖环境搭建、异步发送、模板渲染、测试与生产配置,以及性能优化方案,助你实现现代化邮件功能。
151 0
|
3月前
|
NoSQL Java 数据库
Java 全栈学习超全面知识图谱构建完整 Java 知识体系
本文全面讲解Java核心技术体系,涵盖基础语法、面向对象、集合框架、主流框架(Spring、Spring Boot、MyBatis)及三大实战项目(微服务电商、响应式博客、企业后台系统),助你系统掌握Java全栈开发技能。
237 1
|
3月前
|
Java Shell Maven
【Azure Container App】构建Java应用镜像时候遇无法编译错误:ERROR [build 10/10] RUN ./mvnw.cmd dependency:go-offline -B -Dproduction package
在部署Java应用到Azure Container App时,构建镜像过程中出现错误:“./mvnw.cmd: No such file or directory”。尽管项目根目录包含mvnw和mvnw.cmd文件,但依然报错。问题出现在Dockerfile构建阶段执行`./mvnw dependency:go-offline`命令时,系统提示找不到可执行文件。经过排查,确认是mvnw文件内容异常所致。最终通过重新生成mvnw文件解决该问题,镜像成功构建。
|
3月前
|
存储 监控 算法
企业上网监控场景下布隆过滤器的 Java 算法构建及其性能优化研究
布隆过滤器是一种高效的数据结构,广泛应用于企业上网监控系统中,用于快速判断员工访问的网址是否为违规站点。相比传统哈希表,它具有更低的内存占用和更快的查询速度,支持实时拦截、动态更新和资源压缩,有效提升系统性能并降低成本。
78 0
|
4月前
|
自然语言处理 前端开发 Java
JBoltAI 框架完整实操案例 在 Java 生态中快速构建大模型应用全流程实战指南
本案例基于JBoltAI框架,展示如何快速构建Java生态中的大模型应用——智能客服系统。系统面向电商平台,具备自动回答常见问题、意图识别、多轮对话理解及复杂问题转接人工等功能。采用Spring Boot+JBoltAI架构,集成向量数据库与大模型(如文心一言或通义千问)。内容涵盖需求分析、环境搭建、代码实现(知识库管理、核心服务、REST API)、前端界面开发及部署测试全流程,助你高效掌握大模型应用开发。
418 5

热门文章

最新文章