5.java设计模式之建造者模式

基本需求

• 建房子需要，打基地，砌墙，封顶等三个步骤，而且建造每种房子的步骤都一样，房子的种类不一样，建造的过程是一样的，但是要求不同
• 例如：去肯德基，汉堡、可乐、薯条、炸鸡翅等是不变的，而其组合是经常变化的，生成出所谓的"套餐"

传统方式

• 直接在Abstract类中定义三种抽象方法，并使用build方法将其他三种方法聚合，方法的具体实现由子类去实现(感觉和工厂方法模式很像)

• UML类图

  • 

• 代码实现

  • // 房子抽象类
    public abstract class AbstractHouse {
    
       public abstract void buildBasic();
    
       public abstract void buildWalls();
    
       public abstract void roofed();
    
       public void build() {
           buildBasic();
           buildWalls();
           roofed();
       }
    
    }
    // 房子子类
    public class CommonHouse extends AbstractHouse {
    
       @Override
       public void buildBasic() {
           System.out.println("普通房子打地基");
       }
    
       @Override
       public void buildWalls() {
           System.out.println("普通房子砌墙");
       }
    
       @Override
       public void roofed() {
           System.out.println("普通房子封顶");
       }
    
    }
    
    // Client使用
    public static void main(String[] args) {
       CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
       commonHouse.build();
    }
    

• 缺陷及改进

  • 优点是比较好理解，简单易操作
  • 设计的程序结构，过于简单，没有设计缓存层对象，程序的扩展和维护不好.也就是说，这种设计方案，把产品(即：房子) 和 创建产品的过程(即：建房子流程) 封装在一起，耦合性增强
  • 将产品和产品建造过程解耦 => 建造者模式

基本介绍

• 用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式，一个Builder类会一步一步构造最终的对象。该Builder类是独立于其他对象的，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

• 建造者模式（Builder Pattern）又叫生成器模式，是一种对象构建模式。它可以将复杂对象的建造过程抽象出来（抽象类别），使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现（属性）的对象

• 角色介绍

  • 

  • Product（产品角色）：一个具体的产品对象

  • Builder（抽象建造者）：创建一个Product对象的各个部件指定的接口/抽象类

  • ConcreteBuilder（具体建造者）：实现接口，构建和装配各个部件

  • Director（指挥者）：构建一个使用Builder接口的对象。它主要是用于创建一个复杂的对象。它主要有两个作用，一是：隔离了客户与对象的生产过程，二是：负责控制产品对象的生产过程

• 需求解决方案的UML类图

  • 

• 代码实现

  • @Data
    @ToString
    public class House {
    
       // 产品类 ，此处的属性使用其他对象效果更好，此处为了简便就使用了String
       private String basic;
    
       private String walls;
    
       private String roofed;
    
    }
    
    // 建造者抽象类
    public abstract class HouseBuilder {
    
       // 聚合产品
       protected House house = new House();
    
       public abstract void buildBasic();
    
       public abstract void buildWalls();
    
       public abstract void roofed();
    
       public House build() {
           return house;
       }
    
    }
    
    // 建造者子类
    public class CommonHouseBuilder extends HouseBuilder {
    
       @Override
       public void buildBasic() {
           // 创建产品对象的第一个部分并将其设置到产品中
           super.house.setBasic("普通房子打地基");
       }
    
       @Override
       public void buildWalls() {
           super.house.setWalls("普通房子砌墙");
       }
    
       @Override
       public void roofed() {
           super.house.setRoofed("普通房子封顶");
       }
    
    }
    
    // 指挥官
    public class HouseDirector {
    
       // 组合建造者
       private HouseBuilder houseBuilder;
    
       public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
           this.houseBuilder = houseBuilder;
       }
    
       public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {
           this.houseBuilder = houseBuilder;
       }
    
       // 构建房子的流程 交给指挥官 在这块进行对象的组合
       public House constructHouse() {
           houseBuilder.buildBasic();
           houseBuilder.buildWalls();
           houseBuilder.roofed();
           return houseBuilder.build();
       }
    
    }
    
    // client使用
    public static void main(String[] args) {
       HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(new CommonHouseBuilder());
       House house = houseDirector.constructHouse();
       System.out.println(house);
    }
    

jdk源码

• StringBuilder继承了AbstractStringBuilder 而AbstractStringBuilder又实现了Appendable接口，实现了其中的append方法
• Appendable定义了append抽象方法，即Appendable为抽象建造者，定义了实现方法
• AbstractStringBuilder实现了append方法，这里AbstractStringBuilder已经是具体的建造者，只是不能实例化
• StringBuilder即充当了指挥者角色，同时又充当了具体的建造者，建造方法的实现是由AbstractStringBuilder完成，而StringBuilder调用的是AbstractStringBuilder中的append方法

注意事项

• 客户端不必知道产品内部的组成细节，将产品本身与产品的创建过程解耦，使用相同的创建过程可以创建不同的对象产品
• 每一个具体的建造者对象都相对独立，而与其他的具体建造者无关，因此可以很方便的替换具体建造者或者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
• 可以更加精确的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，使的创建的过程更加清晰，也更方便的使用程序来控制创建过程
• 增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，指挥者类针对抽象建造者类编程，系统方便扩展，符合开闭原则
• 建造者模式创建得产品一般有较多的共同点，组成部分类似如果产品之间的差异性很大，则不合适使用建造者模式
• 如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大，因
  此在这种情况下，要考虑是否选择建造者模式
• 建造者模式和抽象工厂模式区别
  • 抽象工厂模式实现对产品家族的创建，采用抽象工厂模式不需要关心构建过程，只关心产品由什么工厂生产即可
  • 建造者模式则是按照指定的蓝图建造产品，它的目的是通过组装零配件而生产一个新产品