设计模式十: 生成器模式(Builder Pattern)

简介

生成器模式属于创建型模式的一种, 又叫建造者模式.

生成器模式涉及4个关键角色：产品（Product）,抽象生成器（builder），具体生成器（ConcreteBuilder），指挥者（Director）.

实现层面上, 产品定义了需要什么样的对象, 具体生成器完成了对象的具体表示. 如果只需要一个具体的构建者,那么抽象生成器角色和指挥者可以省略(如StringBuilder).

意图

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.

类图

实现

一. 定义产品

/**
 *  Car 有很多成员变量, 当然成员可能是一些复杂类型, 这里简化只定义一些基本类型
 */
@Data
public class Car {
    private String engine; //发动机
    private String chassis; // 底盘
    private String body; //车身
    private String wheels;  //轮子
    private String equipment; //构件, 可选
    private String radar;// 雷达, 可选
}

二. 定义抽象生成器角色

/**
 * 抽象生成器角色,定义每个组件的创建返回类型为本类型, 这样就可以使用链式编程方式了
 * 定义了返回最终产品的接口
 */
public abstract class AbstractCarBuilder {

    //产品
    private Car car = new Car();

    protected Car getCar(){
        return car;
    }

    public abstract AbstractCarBuilder setEngine();
    public abstract AbstractCarBuilder setChassis();
    public abstract AbstractCarBuilder setBody();
    public abstract AbstractCarBuilder setWheels();
    public abstract AbstractCarBuilder setEquipment();
    public abstract AbstractCarBuilder setRadar();

    // 返回产品
    public Car build(){
        return car;
    }
}

三. 定义具体的生成器实现,这里定义两个

// 第一个实现
public class BMWCarBuilder extends AbstractCarBuilder {
    
    public AbstractCarBuilder setEngine() {
        Car car = this.getCar();
        car.setEngine("BMW setEngine");
        return this;
    }

    public AbstractCarBuilder setChassis() {
        Car car = this.getCar();
        car.setChassis("BMW setChassis");
        return this;
    }

    public AbstractCarBuilder setBody() {
        Car car = this.getCar();
        car.setBody("BMW setBody");
        return this;
    }

    public AbstractCarBuilder setWheels() {
        Car car = this.getCar();
        car.setWheels("BMW setWheels");
        return this;
    }

    public AbstractCarBuilder setEquipment() {
        Car car = this.getCar();
        car.setEquipment("BMW setEquipment");
        return this;
    }

    public AbstractCarBuilder setRadar() {
        Car car = this.getCar();
        car.setRadar("BMW setRadar");
        return this;
    }
}

//第二个实现
public class QQCarBuilder extends AbstractCarBuilder {
    public AbstractCarBuilder setEngine() {
        Car car = this.getCar();
        car.setEngine("QQ setEngine");
        return this;
    }

    public AbstractCarBuilder setChassis() {
        Car car = this.getCar();
        car.setChassis("QQ setChassis");
        return this;
    }

    public AbstractCarBuilder setBody() {
        Car car = this.getCar();
        car.setBody("QQ setBody");
        return this;
    }

    public AbstractCarBuilder setWheels() {
        Car car = this.getCar();
        car.setWheels("QQ setWheels");
        return this;
    }

    //没有此组件, 不做任何事情
    public AbstractCarBuilder setEquipment() {
        return this;
    }

    //没有此组件, 不做任何事情
    public AbstractCarBuilder setRadar() {
        return this;
    }
}

四. 定义指挥者

/**
* 指挥者角色, 用来定义构建复杂对象的算法
* 这里同时也定义了测试的main方法
*/
public class Director {

    private AbstractCarBuilder builder;

    public Director(AbstractCarBuilder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    public Car BuildCar(){
        // 链式构建,并返回最终的结果
        return builder
                .setWheels()
                .setRadar()
                .setEngine()
                .setChassis()
                .setBody()
                .setEquipment()
                .build();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Director director = new Director(new QQCarBuilder());
        Car car = director.BuildCar();
        System.out.println(car.toString());

        director = new Director(new BMWCarBuilder());
        car = director.BuildCar();
        System.out.println(car.toString());
    }

}

总结

如果一个对象需要的成员变量较多, 也就是初始化所需参数过多, 过程比较复杂的话, 那么它就适合使用Builder模式.

优点: 对象分解为组件;将对象构造封装;构造过程可控;
缺点: 增加了类的数量.

与抽象工厂模式的区别: 二者都可以创建复杂对象, 不同的是抽象工厂强调创建一系列的产品对象, 而生成器模式着重于一步步创建一个复杂对象. Builder模式的对象是最后返回的, 抽象工厂的产品是立即返回.