Android设计模式源码解析之Builder模式

https://github.com/simple-android-framework/android_design_patterns_analysis/tree/master/builder/mr.simple

1. 模式介绍

模式的定义

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。

模式的使用场景

1. 相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的事件结果时；
2. 多个部件或零件，都可以装配到一个对象中，但是产生的运行结果又不相同时；
3. 产品类非常复杂，或者产品类中的调用顺序不同产生了不同的效能，这个时候使用建造者模式非常合适；

2. UML类图

角色介绍

• Product 产品类 : 产品的抽象类。
• Builder : 抽象类， 规范产品的组建，一般是由子类实现具体的组件过程。
• ConcreteBuilder : 具体的构建器.
• Director : 统一组装过程(可省略)。

3. 模式的简单实现

简单实现的介绍

电脑的组装过程较为复杂，步骤繁多，但是顺序却是不固定的。下面我们以组装电脑为例来演示一下简单且经典的builder模式。

实现源码

package com.dp.example.builder;

/**
 * Computer产品抽象类, 为了例子简单, 只列出这几个属性
 * 
 * @author mrsimple
 *
 */
public abstract class Computer {

    protected int mCpuCore = 1;
    protected int mRamSize = 0;
    protected String mOs = "Dos";

    protected Computer() {

    }

    // 设置CPU核心数
    public abstract void setCPU(int core);

    // 设置内存
    public abstract void setRAM(int gb);

    // 设置操作系统
    public abstract void setOs(String os);

    @Override
    public String toString() {
        return "Computer [mCpuCore=" + mCpuCore + ", mRamSize=" + mRamSize
                + ", mOs=" + mOs + "]";
    }

}

package com.dp.example.builder;

/**
 * Apple电脑
 */
public class AppleComputer extends Computer {

    protected AppleComputer() {

    }

    @Override
    public void setCPU(int core) {
        mCpuCore = core;
    }

    @Override
    public void setRAM(int gb) {
        mRamSize = gb;
    }

    @Override
    public void setOs(String os) {
        mOs = os;
    }

}

package com.dp.example.builder;

/**
 * builder抽象类
 *
 */
public abstract class Builder {
    // 设置CPU核心数
    public abstract void buildCPU(int core);

    // 设置内存
    public abstract void buildRAM(int gb);

    // 设置操作系统
    public abstract void buildOs(String os);

    // 创建Computer
    public abstract Computer create();

}

package com.dp.example.builder;

public class ApplePCBuilder extends Builder {
    private Computer mApplePc = new AppleComputer();

    @Override
    public void buildCPU(int core) {
        mApplePc.setCPU(core);
    }

    @Override
    public void buildRAM(int gb) {
        mApplePc.setRAM(gb);
    }

    @Override
    public void buildOs(String os) {
        mApplePc.setOs(os);
    }

    @Override
    public Computer create() {
        return mApplePc;
    }

}

package com.dp.example.builder;

public class Director {
    Builder mBuilder = null;

    /**
     * 
     * @param builder
     */
    public Director(Builder builder) {
        mBuilder = builder;
    }

    /**
     * 构建对象
     * 
     * @param cpu
     * @param ram
     * @param os
     */
    public void construct(int cpu, int ram, String os) {
        mBuilder.buildCPU(cpu);
        mBuilder.buildRAM(ram);
        mBuilder.buildOs(os);
    }
}

/**
 * 经典实现较为繁琐
 * 
 * @author mrsimple
 *
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 构建器
        Builder builder = new ApplePCBuilder();
        // Director
        Director pcDirector = new Director(builder);
        // 封装构建过程, 4核, 内存2GB, Mac系统
        pcDirector.construct(4, 2, "Mac OS X 10.9.1");
        // 构建电脑, 输出相关信息
        System.out.println("Computer Info : " + builder.create().toString());
    }
}

通过Builder来构建产品对象, 而Director封装了构建复杂产品对象对象的过程，不对外隐藏构建细节。

Android源码中的模式实现

在Android源码中，我们最常用到的Builder模式就是AlertDialog.Builder， 使用该Builder来构建复杂的AlertDialog对象。简单示例如下 :

    //显示基本的AlertDialog  
    private void showDialog(Context context) {  
        AlertDialog.Builder builder = new AlertDialog.Builder(context);  
        builder.setIcon(R.drawable.icon);  
        builder.setTitle("Title");  
        builder.setMessage("Message");  
        builder.setPositiveButton("Button1",  
                new DialogInterface.OnClickListener() {  
                    public void onClick(DialogInterface dialog, int whichButton) {  
                        setTitle("点击了对话框上的Button1");  
                    }  
                });  
        builder.setNeutralButton("Button2",  
                new DialogInterface.OnClickListener() {  
                    public void onClick(DialogInterface dialog, int whichButton) {  
                        setTitle("点击了对话框上的Button2");  
                    }  
                });  
        builder.setNegativeButton("Button3",  
                new DialogInterface.OnClickListener() {  
                    public void onClick(DialogInterface dialog, int whichButton) {  
                        setTitle("点击了对话框上的Button3");  
                    }  
                });  
        builder.create().show();  // 构建AlertDialog， 并且显示
    } 

结果 : 

下面我们看看AlertDialog的相关源码 :

// AlertDialog
public class AlertDialog extends Dialog implements DialogInterface {
    // Controller, 接受Builder成员变量P中的各个参数
    private AlertController mAlert;

    // 构造函数
    protected AlertDialog(Context context, int theme) {
        this(context, theme, true);
    }

    // 4 : 构造AlertDialog
    AlertDialog(Context context, int theme, boolean createContextWrapper) {
        super(context, resolveDialogTheme(context, theme), createContextWrapper);
        mWindow.alwaysReadCloseOnTouchAttr();
        mAlert = new AlertController(getContext(), this, getWindow());
    }

    // 实际上调用的是mAlert的setTitle方法
    @Override
    public void setTitle(CharSequence title) {
        super.setTitle(title);
        mAlert.setTitle(title);
    }

    // 实际上调用的是mAlert的setCustomTitle方法
    public void setCustomTitle(View customTitleView) {
        mAlert.setCustomTitle(customTitleView);
    }

    public void setMessage(CharSequence message) {
        mAlert.setMessage(message);
    }

    // AlertDialog其他的代码省略

    // ************  Builder为AlertDialog的内部类   *******************
    public static class Builder {
        // 1 : 存储AlertDialog的各个参数, 例如title, message, icon等.
        private final AlertController.AlertParams P;
        // 属性省略

        /**
         * Constructor using a context for this builder and the {@link AlertDialog} it creates.
         */
        public Builder(Context context) {
            this(context, resolveDialogTheme(context, 0));
        }


        public Builder(Context context, int theme) {
            P = new AlertController.AlertParams(new ContextThemeWrapper(
                    context, resolveDialogTheme(context, theme)));
            mTheme = theme;
        }

        // Builder的其他代码省略 ......

        // 2 : 设置各种参数
        public Builder setTitle(CharSequence title) {
            P.mTitle = title;
            return this;
        }


        public Builder setMessage(CharSequence message) {
            P.mMessage = message;
            return this;
        }

        public Builder setIcon(int iconId) {
            P.mIconId = iconId;
            return this;
        }

        public Builder setPositiveButton(CharSequence text, final OnClickListener listener) {
            P.mPositiveButtonText = text;
            P.mPositiveButtonListener = listener;
            return this;
        }


        public Builder setView(View view) {
            P.mView = view;
            P.mViewSpacingSpecified = false;
            return this;
        }

        // 3 : 构建AlertDialog, 传递参数
        public AlertDialog create() {
            // 调用new AlertDialog构造对象， 并且将参数传递个体AlertDialog 
            final AlertDialog dialog = new AlertDialog(P.mContext, mTheme, false);
            // 5 : 将P中的参数应用的dialog中的mAlert对象中
            P.apply(dialog.mAlert);
            dialog.setCancelable(P.mCancelable);
            if (P.mCancelable) {
                dialog.setCanceledOnTouchOutside(true);
            }
            dialog.setOnCancelListener(P.mOnCancelListener);
            if (P.mOnKeyListener != null) {
                dialog.setOnKeyListener(P.mOnKeyListener);
            }
            return dialog;
        }
    }

}

可以看到，通过Builder来设置AlertDialog中的title, message, button等参数， 这些参数都存储在类型为AlertController.AlertParams的成员变量P中，AlertController.AlertParams中包含了与之对应的成员变量。在调用Builder类的create函数时才创建AlertDialog, 并且将Builder成员变量P中保存的参数应用到AlertDialog的mAlert对象中，即P.apply(dialog.mAlert)代码段。我们看看apply函数的实现 :

        public void apply(AlertController dialog) {
            if (mCustomTitleView != null) {
                dialog.setCustomTitle(mCustomTitleView);
            } else {
                if (mTitle != null) {
                    dialog.setTitle(mTitle);
                }
                if (mIcon != null) {
                    dialog.setIcon(mIcon);
                }
                if (mIconId >= 0) {
                    dialog.setIcon(mIconId);
                }
                if (mIconAttrId > 0) {
                    dialog.setIcon(dialog.getIconAttributeResId(mIconAttrId));
                }
            }
            if (mMessage != null) {
                dialog.setMessage(mMessage);
            }
            if (mPositiveButtonText != null) {
                dialog.setButton(DialogInterface.BUTTON_POSITIVE, mPositiveButtonText,
                        mPositiveButtonListener, null);
            }
            if (mNegativeButtonText != null) {
                dialog.setButton(DialogInterface.BUTTON_NEGATIVE, mNegativeButtonText,
                        mNegativeButtonListener, null);
            }
            if (mNeutralButtonText != null) {
                dialog.setButton(DialogInterface.BUTTON_NEUTRAL, mNeutralButtonText,
                        mNeutralButtonListener, null);
            }
            if (mForceInverseBackground) {
                dialog.setInverseBackgroundForced(true);
            }
            // For a list, the client can either supply an array of items or an
            // adapter or a cursor
            if ((mItems != null) || (mCursor != null) || (mAdapter != null)) {
                createListView(dialog);
            }
            if (mView != null) {
                if (mViewSpacingSpecified) {
                    dialog.setView(mView, mViewSpacingLeft, mViewSpacingTop, mViewSpacingRight,
                            mViewSpacingBottom);
                } else {
                    dialog.setView(mView);
                }
            }
        }

实际上就是把P中的参数挨个的设置到AlertController中， 也就是AlertDialog中的mAlert对象。从AlertDialog的各个setter方法中我们也可以看到，实际上也都是调用了mAlert对应的setter方法。在这里，Builder同时扮演了上文中提到的builder、ConcreteBuilder、Director的角色，简化了Builder模式的设计。

4. 杂谈

优点与缺点

优点

• 良好的封装性， 使用建造者模式可以使客户端不必知道产品内部组成的细节；
• 建造者独立，容易扩展；
• 在对象创建过程中会使用到系统中的一些其它对象，这些对象在产品对象的创建过程中不易得到。

缺点

• 会产生多余的Builder对象以及Director对象，消耗内存；
• 对象的构建过程暴露。