(一)什么是建造者模式
建造者(Builder)模式在百度百科上的定义:是一种将复杂对象的构建和它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
这段话在理解上十分抽象,简单来讲就是如果一个对象很复杂,使用建造者模式允许用户通过简单的方式构建这个对象,而不用关心对象具体构建的细节。且可以使用同样的构建过程可以创建出不同的对象。
接下来将会通过具体的代码实例去讲解建造者模式。
(二)建造者模式中的几个角色
建造者模式中定义了四个主要角色,现在看定义可以不太容易理解,等结合之后的代码就容易理解了。
抽象建造者Builder
建造者的抽象类或者接口,主要用来定义具体建造者需要实现的一些方法。
具体建造者 ConcreteBuilder
具体的建造者,是抽象建造者的实现类。
具体的对象Client
最终想要生成的对象。
引导者Director
实例的生成需要依赖Director角色,Director生成实例不依赖ConcreteBuilder,它只通过调用Builder角色中定义的方法。
(三)建造者模式的实践
光看上面的概念比较难理解建造者模式,接下来通过一个造车的例子讲解建造者模式。
为了简化逻辑,这里将一辆车定义为由轮子、能源和颜色组成。首先定义出具体要生成的对象,也就是角色中的Client角色:
publicclassCar { // 轮子privateStringwheel; // 能源privateStringenergy; // 颜色privateStringcolor; publicCar(){} publicvoidsetColor(Stringcolor) { this.color=color; } publicvoidsetEnergy(Stringenergy) { this.energy=energy; } publicvoidsetWheel(Stringwheel) { this.wheel=wheel; } publicStringtoString() { return"Car{"+"wheel='"+wheel+'\''+", energy='"+energy+'\''+", color='"+color+'\''+'}'; } }
造车的逻辑可以抽象为造轮子,造能源,喷颜色,最后生成一辆车,因此可以将Builder角色构建出来
publicabstractclassBuilder { publicabstractvoidbuildWheel(); publicabstractvoidbuildEnergy(); publicabstractvoidbuildColor(); publicabstractCargetCar(); }
具体每种车都有每种车的造法,因此分别构建两种车型的构建实体类,也就是角色中的ConcreteBuilder
publicclassBMWCarBuilderextendsBuilder { privateCarcar; publicBMWCarBuilder(){ car=newCar(); } publicvoidbuildWheel() { car.setWheel("四个轮子"); } publicvoidbuildEnergy() { car.setEnergy("油箱"); } publicvoidbuildColor() { car.setColor("黑色"); } publicCargetCar() { returncar; } }
另一种具体建造者:
publicclassTeslaCarBuilderextendsBuilder { privateCarcar; publicTeslaCarBuilder(){ car=newCar(); } publicvoidbuildWheel() { car.setWheel("四个轮子"); } publicvoidbuildEnergy() { car.setEnergy("电池"); } publicvoidbuildColor() { car.setColor("白色"); } publicCargetCar() { returncar; } }
最后需要有一个引导者Director角色,通过引导者调用Builder中定义的方法。
publicclassDirector { privateBuilderbuilder; publicDirector(Builderbuilder){ this.builder=builder; } publicvoidbuildCar(){ builder.buildWheel(); builder.buildColor(); builder.buildEnergy(); } }
使用方式如下:首先创建了TeslaCarBuilder实例对象,交给引导者,引导者角色调用buildCar方法后TeslaCarBuilder就可以通过调用getCar获取对应的Car了。BMWCarBuilder也是同样的方式。
publicclassMain { publicstaticvoidmain(String[] args) { TeslaCarBuilderteslaCarBuilder=newTeslaCarBuilder(); Directordirector=newDirector(teslaCarBuilder); director.buildCar(); CarteslaCar=teslaCarBuilder.getCar(); System.out.println(teslaCar.toString()); BMWCarBuilderbmwCarBuilder=newBMWCarBuilder(); director=newDirector(bmwCarBuilder); director.buildCar(); CarbmwCar=bmwCarBuilder.getCar(); System.out.println(bmwCar.toString()); } }
还记得最开始对建造者模式的定义吗?使用建造者模式允许用户通过简单的方式构建这个对象,而不用关心对象具体构建的细节。且可以使用同样的构建过程可以创建出不同的对象。
在真正创建对象的过程中,已经不需要关注Car是如何build的,因此具体构建的细节都由各自的ConcreteBuilder去实现。并且同样的构建过程只要传入的ConcreteBuilder不同就可以创建不同的对象。
(四)建造者模式的变通
如果将具体建造者ConcreteBuilder、引导者Director、对象Client三种角色合为一种,那么建造者模式就会变得更加精简: 首先还是要定义抽象方法Builder
publicabstractclassBuilder { publicabstractBuilderbuildWheel(Stringwheel); publicabstractBuilderbuildEnergy(Stringenergy); publicabstractBuilderbuildColor(Stringcolor); publicabstractCargetCar(); }
使用时就更加方便了:
publicclassMain { publicstaticvoidmain(String[] args) { Carcar=newCar.CarBuilder() .buildColor("白色") .buildEnergy("新能源") .buildWheel("四个轮子") .getCar(); System.out.println(car.toString()); } }
(五)建造者模式在源码中的应用
StringBuilder就是建造者模式精简后的用法,StringBuilder继承了Appendable接口:
publicinterfaceAppendable { Appendableappend(CharSequencecsq) throwsIOException; Appendableappend(CharSequencecsq, intstart, intend) throwsIOException; Appendableappend(charc) throwsIOException; }
其具体的append方法和我们在第四章讲解的十分相似:
publicfinalclassStringBuilderextendsAbstractStringBuilderimplementsjava.io.Serializable, CharSequence{ publicStringBuilderappend(Stringstr) { super.append(str); returnthis; } }
在使用时,也是通过一路append实现链式编程。
stringBuilder.append("hello").append("world");
(六)总结
最传统的建造者模式体现着设计模式中“可替换性”的思想,Director不知道自己使用的具体是哪个Builder的实现类,所以Builder的实现类具备可替换性,也就可以理解为是一个个的组件。写代码时使用设计模式并不会让代码简单或者好写,反而会更复杂,但是在维护或者迭代时,就会省下很多精力。