[设计模式Java实现附plantuml源码~创建型] 复杂对象的组装与创建——建造者模式

简介: [设计模式Java实现附plantuml源码~创建型] 复杂对象的组装与创建——建造者模式

前言:

为什么之前写过Golang 版的设计模式,还在重新写Java 版?

答:因为对于我而言,当然也希望对正在学习的大伙有帮助。Java作为一门纯面向对象的语言,更适合用于学习设计模式。

为什么类图要附上uml

因为很多人学习有做笔记的习惯,如果单纯的只是放一张图片,那么学习


复杂对象的组装与创建——建造者模式

建造者模式(Builder Pattern):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。

建造者模式是一种对象创建型模式。建造者模式一步一步地创建一个复杂的对象,它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们,用户不需要知道内部的具体构建细节。

@startuml

class Product {
  - partA
  - partB
  - partC

}

abstract class Builder {
  + buildPartA()
  + buildPartB()
  + buildPartC()
  + getResult(): Product
}

class Director {
- builder
+ construct()
}
note left of Director::"construct()"
  builder.buildPartA();
  builder.buildPartB();
  builder.buildPartC()
  return builder.getResult();
end note

Director *-> Builder: 指挥者跟builder属于组合关系

class concreteBuilder extends Builder {
  + buildPartA()
  + buildPartB()
  + buildPartC()
  + getResult(): Product
}

concreteBuilder .left..> Product : 具体建造者生产对象



@enduml

在建造者模式结构中包含以下4个角色。

(1)Builder(抽象建造者):它为创建一个产品Product对象的各个部件指定抽象接口。在该接口中一般声明两类方法:一类方法是 buildPartX(),用于创建复杂对象的各个部件;另一类方法是 getResult(),用于返回复杂对象。Builder既可以是抽象类,也可以是接口。

(2)ConcreteBuilder(具体建造者):它实现了Builder接口,实现各个部件的具体构造和装配方法,定义并明确其所创建的复杂对象,也可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。

(3)Product(产品角色):它是被构建的复杂对象,包含多个组成部件。具体建造者创建该产品的内部表示并定义其装配过程。

(4)Director(指挥者):指挥者又称为导演类,它负责安排复杂对象的建造次序。指挥者与抽象建造者之间存在关联关系,可以在其 construct() 建造方法中调用建造者对象的部件构造与装配方法,完成复杂对象的建造。客户端一般只需要与指挥者进行交互,在客户端确定具体建造者的类型,并实例化具体建造者对象(也可以通过配置文件和反射机制),然后通过指挥者类的构造函数或者Setter方法将该对象传入指挥者类中。


代码简单实现

package create;

// 使用示例
public class BuilderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new CarBuilder()
            .setBrand("Toyota")
            .setModel("Camry")
            .setYear(2022)
            .setHorsepower(203)
            .build();

        System.out.println(car);
    }
}

// 产品类
class Car {
    private final String brand;
    private final String model;
    private final int year;
    private final int horsepower;

    public Car(String brand, String model, int year, int horsepower) {
        this.brand = brand;
        this.model = model;
        this.year = year;
        this.horsepower = horsepower;
    }

    // Getters
    // ...

    @Override
    public String toString() {
        return "Car [brand=" + brand + ", model=" + model + ", year=" + year + ", horsepower=" + horsepower + "]";
    }
}

// 建造者类
class CarBuilder {
    private String brand;
    private String model;
    private Integer year;
    private Integer horsepower;

    public CarBuilder setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
        return this;
    }

    public CarBuilder setModel(String model) {
        this.model = model;
        return this;
    }

    public CarBuilder setYear(int year) {
        this.year = year;
        return this;
    }

    public CarBuilder setHorsepower(int horsepower) {
        this.horsepower = horsepower;
        return this;
    }

    public Car build() {
        if (brand == null || model == null || year == null || horsepower == null) {
            throw new RuntimeException("没有完全建造产品");
        }
        return new Car(brand, model, year, horsepower);
    }
}

建造者模式总结

建造者模式的主要优点如下:

(1)在建造者模式中,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。

(2)每个具体建造者都相对独立,而与其他具体建造者无关。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。由于指挥者类针对抽象建造者编程,增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码,系统扩展方便,符合开闭原则。

(3)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。

建造者模式的主要缺点如下:

(1)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,例如很多组成部分都不相同,就不适合使用建造者模式,因此其使用范围受到一定的限制。

(2)如果产品的内部结构复杂且多变,可能会需要定义很多具体建造者类来实现这种变化,这就导致系统变得很庞大,增加系统的理解难度和运行成本。

适用场景

在以下情况下可以考虑使用建造者模式:

(1)需要生成的产品对象有复杂的内部结构,这些产品对象通常包含多个成员变量。

(2)需要生成的产品对象的属性相互依赖,需要指定其生成顺序。

(3)对象的创建过程独立于创建该对象的类。在建造者模式中通过引入指挥者类,将创建过程封装在指挥者类中,而不在建造者类和客户类中。

(4)隔离复杂对象的创建和使用,并使得相同的创建过程可以创建不同的产品。

🚀 作者简介:作为某云服务提供商的后端开发人员,我将在这里与大家简要分享一些实用的开发小技巧。在我的职业生涯中积累了丰富的经验,希望能通过这个博客与大家交流、学习和成长。技术栈:Java、PHP、Python、Vue、React

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