建造者模式

Mr.LR2022年5月5日
大约 6 分钟

建造者模式

传统方式实现盖房子需求

  1. 需要建房子:这一过程为打桩、砌墙、封顶
  2. 房子有各种各样的,比如普通房,高楼,别墅,各种房子的过程虽然一样,但是要求不要相同的
  3. 请编写程序,完成需求

传统方式uml类图

image-20220812112134091

核心代码

public abstract class AbsHouse {
    protected abstract void piling();

    protected abstract void walling();

    protected abstract void capping();

    public void build() {
        piling();
        walling();
        capping();
    }
}
public class HighRise extends AbsHouse {
    @Override
    protected void piling() {
        System.out.println("高楼打桩...");
    }

    @Override
    protected void walling() {
        System.out.println("高楼砌墙...");
    }

    @Override
    protected void capping() {
        System.out.println("高楼封顶...");
    }
}
public class NormalRoom extends AbsHouse {
    @Override
    protected void piling() {
        System.out.println("普通房打桩...");
    }

    @Override
    protected void walling() {
        System.out.println("普通房砌墙...");
    }

    @Override
    protected void capping() {
        System.out.println("普通房封顶...");
    }
}
public class HighRise extends AbsHouse {
    @Override
    protected void piling() {
        System.out.println("高楼打桩...");
    }

    @Override
    protected void walling() {
        System.out.println("高楼砌墙...");
    }

    @Override
    protected void capping() {
        System.out.println("高楼封顶...");
    }
}
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        AbsHouse highRise = new HighRise();
        AbsHouse normalRoom = new NormalRoom();
        AbsHouse villa = new Villa();
        normalRoom.build();
        highRise.build();
        villa.build();
    }
}

问题分析

  1. 优点是比较好理解,简单易操作
  2. 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,耦合性增强了
  3. 解决方案:将产品和产品建造过程解耦 ==> 建造者模式

建造者模式

基本介绍

  1. 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
  2. 建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象,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

建造者模式四个角色

  • Product(产品角色):一个具体的产品对象

  • Builder(抽象建造者):可建一个 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

建造者模式类图

image-20220812143238572

建造者模式实现盖房子

需要建房子:这一过程为打桩、砌墙、封顶。不管是普通房子也好,别墅也好都需要经历这些过程,下面我们使用建造者模式(Builder Pattern)来完成

uml类图

image-20220812143410197

核心代码

public class House {
    private String pile;
    private String wall;
    private String roof;

    public String getPile() {
        return pile;
    }

    public void setPile(String pile) {
        this.pile = pile;
    }
   ........
}
public abstract class HouseBuilder {
    private House house = new House();

    public abstract void piling();

    public abstract void walling();

    public abstract void capping();

    public House build() {
        return house;
    }
}
public class NormalRoomBuilder extends HouseBuilder {
    @Override
    public void piling() {
        System.out.println("普通房打桩...");
    }

    @Override
    public void walling() {
        System.out.println("普通房砌墙...");
    }

    @Override
    public void capping() {
        System.out.println("普通房封顶...");
    }
}
public class HighRiseBuilder extends HouseBuilder {
    @Override
    public void piling() {
        System.out.println("高楼打桩...");
    }

    @Override
    public void walling() {
        System.out.println("高楼砌墙...");
    }

    @Override
    public void capping() {
        System.out.println("高楼封顶...");
    }
}
public class VillaBuilder extends HouseBuilder {
    @Override
    public void piling() {
        System.out.println("别墅打桩...");
    }

    @Override
    public void walling() {
        System.out.println("别墅砌墙...");
    }

    @Override
    public void capping() {
        System.out.println("别墅封顶...");
    }
}
public class HouseDirector {
    private HouseBuilder houseBuilder;

    public HouseDirector() {
    }

    public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    public House buildHouse() {
        houseBuilder.piling();
        houseBuilder.walling();
        houseBuilder.capping();
        return houseBuilder.build();
    }
}
public class BuilderTest {
    public static void main(String[] args) {
        HouseDirector houseDirector = new HouseDirector();
        House house;

        houseDirector.setHouseBuilder(new NormalRoomBuilder());
        house = houseDirector.buildHouse();
        houseDirector.setHouseBuilder(new HighRiseBuilder());
        house = houseDirector.buildHouse();
        houseDirector.setHouseBuilder(new VillaBuilder());
        house = houseDirector.buildHouse();
    }
}

jdk源码分析

java.lang.StringBuilder 中的建造者模式

image-20220812145400793

  • Appendable接口定义了多个append方法(抽象方法),即Appendable为抽象建造者,定义了抽象方法

  • AbstractStringBuilder实现了Appendable接口方法,这里的AbstractStringBuilder已经是建造者,只是不能实例化

  • StringBuilder既充当了指挥者角色,又充当了具体的建造者,建造方法的实现是由AbstractStringBuilder完成,StringBuilder继承了AbstractStringBuilder

建造者模式的注意事项和细节

  1. 客户端(使用程序)不必知道产品内部组成的细节,将产品本身与产品的创建过程解耦,使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象
  2. 每一个具体建造者都相对独立,而与其他的具体建造者无关,因此可以很方便地替换具体建造者或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
  3. 可以更加精细地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,使得创建过程更加清晰,也更方便使用程序来控制创建过程
  4. 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,系统扩展方便,符合“开闭原则
  5. 建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点,其组成部分相似,如果产品之间的差异性很大,则不适合使用建造者模式,因此其使用范围受到一定的限制
  6. 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

抽象工厂模式 VS 建造者模式

抽象工厂模式是为了完成一个系列产品的创建,产品有不同维度方向的组合,不需要关心构建的过程,只需要关心由什么工厂生产即可。

而建造者模式的目的是通过组装零配件(对应建造过程的具体实现)产生新的产品。

另外一个可能更好理解两种模式差异的例子:假设我需要生产饮料,对于抽象工厂模式,不同的饮料生产我只需要在配料口添加不同的配料,生产线是不变的,但是对于建造者模式而言,需要生产的饮料研发出了新的生产工艺,这时候就需要更换生产线也就是更换其每个生产步骤的具体实现了。

参考

上次编辑于: 2022/8/26 17:27:59
贡献者: liurui-60837