Java设计模式：生成器模式

问题的提出：

有些类很容易创建对象，直接调用其构造方法，例如Student student = new Student(“1001”,”zhang”,21); 之所以容易创建，因为其类成员都是基本数据类型或者封装类，或者字符串。但是如果对象的类成员还是对象，那么创建这个对象还需要产生该对象成员的具体对象。

public class Unit1 {
}

public class QuestionProduct {
    Unit1 u1;
    Unit2 u2;
    Unit3 u3;
    public void createUnit1(){
        u1 = new Unit1();
    }
    public void createUnit2(){
        u2 = new Unit2();
    }
    public void createUnit3(){
        u3 = new Unit3();
    }
    public void composite(){

    }
    public static void main(String[] args) {
        QuestionProduct p = new QuestionProduct();
        p.createUnit1();
        p.createUnit2();
        p.createUnit3();
        p.composite();
    }
}

 

Unit123为各java对象，在main方法可以知道，只有当运行完p.composite()方法后，Product才真正的创建起来，问题来了，如果有两类Product对象，又或许有很多类成员。又或者随着Product产品种类的增加和减少，必须修改已有的源代码。于是为了解决这类问题，生成器模式应运而生！

生成器模式的主要思路是：将一个复杂的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。简单来说，不在同一类里面创建该类的类成员，而是把类成员的创建交给另一个类，该类就叫做生成器！

public interface IBuild {
    public Product create();
}

public class BuildProduct implements IBuild {
    Product p = new Product();

    public void createUnit1(){
        //创建u1
    }
    public void createUnit2(){
        //创建u2
    }
    public void createUnit3(){
        //创建u3
    }
    public Product composite(){
        //关联Unit1,Unit2,Unit3
        return p;
    }
    public Product create(){
        createUnit1();
        createUnit2();
        createUnit3();
        return composite();
    }
}

通过上面的代码可以知道，如果需求分析发生变化，只需要增加或者删除相应的生成器类BuildProduct即可，并不需要修改已有的类代码。

在这基础上，再定义一个调度类，是对生成器接口的IBuild的封装。

public class Director {
    private IBuild iBuild;
    public Director(IBuild iBuild){
        this.iBuild = iBuild;
    }
    public Product build(){
        //System.out.println("test");
        iBuild.createUnit1();
        iBuild.createUnit2();
        iBuild.createUnit3();
        return iBuild.composite();
    }

    public static void main(String[] args) {
        IBuild iBuild = new BuildProduct();
        Director director = new Director(iBuild);
        Product p = director.build();
    }
}

这样就构成生成器模式的一般模式了！一般分为以下三个步骤

1）定义产品类

2）定义n个生成器Build类

3）定义一个统一调度类Director类

对于Director的理解：与常规的接口相比，生成器接口IBuild是特殊的，它是一个流程控制接口。该接口中定义的方法必须依照某种顺序执行，一个都不能少。因此在程序中一个要体现出“流程”这一特点。而Director类的作用就是对“流程”的封装类，其中的build方法决定了具体的流程控制过程。

对于上面的生成器模式，假如要生成两种Product产品，一种需要三种过程，一种需要四种过程，那么用上面的生成器模式（Model1）就不行了，因为它要求创建产品的过程必须相同（Interface IBuild定义好了创建的过程）。于是引起下面Model2的设计。

Model2：IBuild接口仅仅定义多态create()方法

public interface IBuild {
    public Product create();
}

 而在具体生成器类重写多态create()方法，并调用多个个非多态方法，最终返回Product对象。

public class BuildProduct implements IBuild {
    Product p = new Product();

    public void createUnit1(){
        //创建u1
    }
    public void createUnit2(){
        //创建u2
    }
    public void createUnit3(){
        //创建u3
    }
    public Product composite(){
        //关联Unit1,Unit2,Unit3
        return p;
    }
    public Product create(){
        createUnit1();
        createUnit2();
        createUnit3();
        return composite();
    }
}

Director类

public class Director {
    private IBuild iBuild;
    public Director(IBuild iBuild){
        this.iBuild = iBuild;
    }
    public Product build(){
        return iBuild.create();
    }
}

对代码进行仔细分析可以发现，具体生成器多态的create()方法中包含了创建Product对象的全过程，Director类中的方法就显得重复了。在这种设计中其实是可以省略Director类的，这就说明了在生成器模式中，抽象生成器和具体生成器是必须的。

而指挥类需要在实际问题中认真考虑，加以取舍！进一步思考，可以把IBuild定义成泛型接口，不仅仅是Product产品，也可以是其他需要生成器魔术的产品都可以从这接口派生。

除了以上两种实现方式，还有第三种生成器功能的设计模式。

Model3：利用Product派生方法，可以实现类似生成器功能

具体代码如下

1.Product类

public abstract class Product {
    Unit1 u1;
    Unit2 u2;
    Unit3 u3;
    abstract void createUnit1();        //表明子类要创建Unit1,2,3,并组合它
    abstract void createUnit2();
    abstract void createUnit3();
    abstract void composite();
}

2.生成器BuildProduct类

public class BuildProduct extends Product {
    void createUnit1(){}
    void createUnit2(){}
    void createUnit3(){}
    void composite(){}
}

3.指挥者类Director

public class Director {
    Product p;
    public Director(Product p){
        this.p = p;
    }
    void build(){
        p.createUnit1();
        p.createUnit2();
        p.createUnit3();
        p.composite();
    }
}

总而言之，对于生成器模式创建复制对象而言，主要的原则还是对象构建过程与表示相分离。这是一个总的思想，实现具体形式不是一成不变，大可以设计自己专属的生成器模式框架。重要的是思想，而不是实现形式！

 

最后再说说生成器模式的应用场景，其中一个比较重要的作用就是解决同流程，异界面的手段之一。

例如在登录下常常都会分不同的角色，比如教务系统登录区分教师和学生。一般的应用也分为管理员以及普通用户。不同的角色登录后或显示不同的页面。下面就教学管理系统这个例子简单说明。

        

学生的具体信息在student表中，教师的具体信息在teacher表中。一个常用的功能是：管理员为学生和教师在login表中分配了用户名和账号，同时在student和teacher表中建立关键字user的记录。但是其他具体信息如姓名年龄等是空的。

因此需要学生或者教师在登录后首先完善个人信息。下面正是利用生成器模式设计“个人信息完善”的基础代码。

 Mysql 表的简单设计

create table student (
        User varchar(20),
        name varchar(20),
        age int,
        major varchar(20),
        depart varchar(20)
    )
insert student values('1001','张同学',21,'English','Computer');
insert student (user) values('1002');

1）界面抽象生成器UIBuilder

package BuildModel.Example;

import javax.swing.*;

/**
 * Created by lenovo on 2017/4/18.
 */
public abstract class UIBuilder {
    protected JPanel panel = new JPanel();
    abstract public void addUI();                   //形成界面
    abstract public void registerMsg();             //注册消息
    abstract public void initialData(String user);  //初始化界面数据
    public JPanel getPanel(){                       //返回界面面板对象
        return panel;
    }
}

2）具体学生界面生成器类StudentBuilder

package BuildModel.Example;

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.util.Vector;

/**
 * Created by lenovo on 2017/4/18.
 */
public class StudentBuilder extends UIBuilder implements ActionListener {
    String user;
    JTextField studName = new JTextField(10);           //姓名
    JTextField studAge = new JTextField(10);            //年龄
    JTextField studMajor = new JTextField(10);          //专业
    JTextField studDepart = new JTextField(10);       //学院
    JButton updateBtn = new JButton("更新");          //该按钮需注册时间

    public void addUI(){
        JPanel center = new JPanel();
        JPanel south = new JPanel();
        Box b = Box.createVerticalBox();        //第1列垂直box对象b
        b.add(new JLabel("姓名")); b.add(Box.createVerticalStrut(8));
        b.add(new JLabel("年龄")); b.add(Box.createVerticalStrut(8));
        b.add(new JLabel("专业")); b.add(Box.createVerticalStrut(8));
        b.add(new JLabel("学院")); b.add(Box.createVerticalStrut(8));
        Box b2 = Box.createVerticalBox();       //第2列垂直Box对象b2
        b2.add(studName); b2.add(Box.createVerticalStrut(8));
        b2.add(studAge); b2.add(Box.createVerticalStrut(8));
        b2.add(studMajor); b2.add(Box.createVerticalStrut(8));
        b2.add(studDepart); b2.add(Box.createVerticalStrut(8));

        center.add(b);
        center.add(b2);                         //center面板 = b + b2
        south.add(updateBtn);                   //south面板 = updateBtn
        panel.setLayout(new BorderLayout());
        panel.add(center,BorderLayout.CENTER);
        panel.add(south,BorderLayout.SOUTH);

    }
    public void registerMsg(){
        updateBtn.addActionListener(this);
    }
    public void initialData(String user1){          //界面数据显示初始化
        this.user = user1;
        String SQL = "select name,age,major,depart from student where user = '"
                    + user + "'";
        DbProc dbobj = new DbProc();                //数据库操作类
        try{
            dbobj.connect();
            Vector l = (Vector) dbobj.executeQuery(SQL);
            Vector v = (Vector)l.get(0);
            studName.setText((String)v.get(0));
            studAge.setText((String)v.get(1));
            studMajor.setText((String)v.get(2));
            studDepart.setText((String)v.get(3));
            dbobj.close();
        }
        catch (Exception ex){
            ex.printStackTrace();
        }
    }
    public void actionPerformed(ActionEvent arg0){              //获得界面数据+更新数据库
        String name = studName.getText();
        String major = studMajor.getText();
        String age = studAge.getText();
        String depart = studDepart.getText();
        String strSQL = "update student set name='" + name + "',age=" + age
                + ",major='" + major + "',depart='" + depart + "'" +
                "where  user='" + user + "'";
        try{
            DbProc dbProc = new DbProc();
            dbProc.connect();
            dbProc.executeUpdate(strSQL);
            dbProc.close();
        }
        catch (Exception ex){
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

3）DbProc数据库自定义封装类（注意测试时候strPwd要加上自己本地mysql的账户密码）

 

package BuildModel.Example;

import java.sql.*;
import java.util.List;
import java.util.Vector;


/**
 * Created by lenovo on 2017/4/18.
 */
public class DbProc {
    private String strDriver = "com.mysql.jdbc.Driver";
    private String strDb = "jdbc:mysql://localhost:3306/buildModel";
    private String strUser = "root";
    private String strPwd = "";         //注意测试时候strPwd要加上自己本地mysql的账户密码
    private Connection conn;
    public Connection connect() throws Exception{
        Class.forName(strDriver);
        conn = DriverManager.getConnection(strDb,strUser,strPwd);
        return conn;
    }
    public int executeUpdate(String strSQL) throws Exception{
        Statement stm = conn.createStatement();
        int n = stm.executeUpdate(strSQL);
        stm.close();
        return n;
    }
    public List executeQuery(String strSQL) throws Exception{
        List l = new Vector();
        Statement stm = conn.createStatement();
        ResultSet rst = stm.executeQuery(strSQL);
        ResultSetMetaData rsmd = rst.getMetaData();
        while(rst.next()){
            Vector unit = new Vector();
            for(int i=1;i<=rsmd.getColumnCount();i++){
                unit.add(rst.getString(i));
            }
            l.add(unit);
        }
        return l;
    }
    public void close() throws Exception{
        conn.close();
    }
}

 

4）具体教师界面生成器TeacherBuilder（类似，这里就不写了）

5）流程指挥类Director

package BuildModel.Example;

import javax.swing.*;

/**
 * Created by lenovo on 2017/4/18.
 */
public class Director {
    private UIBuilder builder;
    public Director(UIBuilder builder){
        this.builder = builder;
    }
    public JPanel build(String user){
        builder.addUI();                //初始化界面
        builder.registerMsg();          //登记消息
        builder.initialData(user);      //填充账号为user的初始界面显示数据
        return builder.getPanel();
    }
}

6）测试类

package BuildModel.Example;

import javax.swing.*;

/**
 * Created by lenovo on 2017/4/18.
 */
public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame frm = new JFrame();
        UIBuilder ub = new StudentBuilder();            //创建学生生成器
        Director director = new Director(ub);           //为学生生成器创建指挥者
        JPanel panel = director.build("1001");          //指挥者建造张同学的更新界面
        frm.add(panel);
        frm.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frm.pack();
        frm.setVisible(true);
    }
}

当然这只是简单的测试代码，在实际应用中还要注意很多问题。

生成器模式就讲到这里，觉得文章写得不错大家多多支持，如果觉得有什么不足希望能在评论区提出！