建造者模式

美丽的神话 · 2023-9-11 05:22:49

建造者模式

案例引入

1.建房子，过程分为打桩，砌墙，封顶。
2.房子有各种各样的，比如普通房，高楼，别墅，各种房子要求不一样，但是建造过程是一样的。

传统方式实现

代码如下

public abstract class AbstractHouse {
public abstract void buildBasic();
public abstract void buildWalls();
public abstract void roofed();
public void build(){
this.buildBasic();
this.buildWalls();
this.roofed();
}
}
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");
}
}
public class HighBuilding extends AbstractHouse{
@Override
public void buildBasic() {
System.out.println("高楼打地基");
}
@Override
public void buildWalls() {
System.out.println("高楼砌墙");
}
@Override
public void roofed() {
System.out.println("高楼封顶");
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
commonHouse.build();
}
}

复制代码

传统方式分析

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(房子)和创建房子的过程耦合在一起，耦合性过高。
3.解决方案 => 建造者模式

基本介绍

1.建造者模式(Builder Pattern)又叫生成器模式，是一个对象构建模式。它可以将复杂对象的建造过程抽象出来(抽象类)，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对象，它允许用户通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建他们，用户不需要知道内部的具体构建细节。

构建者模式的四个角色

1.Product(产品角色)，一个具体的产品对象。
2.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。
3.ConcreteBuilder(具体建造者)，实现接口，构建和装配各个部件。
4.Director(指挥者)，构建一个使用Builder接口的对象。它主要用于创建一个复杂的对象。作用，一是隔离客户与对象的生成过程。二是负责控制产品对象的生成过程。

建造者模式完成案例

uml类图

代码实现

//house 对应建造者模式中的产品
public class House {
//产品对应的属性
private String basic;
private String wall;
private String roofed;
public String getBasic() {
return basic;
}
public void setBasic(String basic) {
this.basic = basic;
}
public String getWall() {
return wall;
}
public void setWall(String wall) {
this.wall = wall;
}
public String getRoofed() {
return roofed;
}
public void setRoofed(String roofed) {
this.roofed = roofed;
}
}
//抽象的建造者
public abstract class HouseBuild {
//为了给产品的各个属性，赋值，并生成一个产品(House)
//所以需要设置一个House对象 House类组合于HouseBuild类
protected House house = new House();
//定义创建一个House对象的流程的抽象方法
public abstract void buildBasic();
public abstract void buildWalls();
public abstract void roofed();
//返回一个house
public House getHouse(){
return house;
}
}
//高楼的构建过程
public class HighFloorBuild extends HouseBuild{
@Override
public void buildBasic() {
house.setBasic("50m");
System.out.println("高楼打地基50m");
}
@Override
public void buildWalls() {
house.setWall("15cm");
System.out.println("高楼砌墙15cm");
}
@Override
public void roofed() {
house.setRoofed("封顶");
System.out.println("高楼封顶");
}
}
//普通房子的build过程
public class CommonHouseBuild extends HouseBuild{
//在实际使用建造者模式时，这些重写的构建方法，往往是对
//产品属性的赋值
@Override
public void buildBasic() {
house.setBasic("5m");//设置产品属性
System.out.println("普通方法打地基5m");
}
@Override
public void buildWalls() {
house.setWall("厚10cm");
System.out.println("普通房子砌墙厚10cm");
}
@Override
public void roofed() {
house.setRoofed("封顶");
System.out.println("普通房子封顶");
}
}
/**
* @author 长名06
* @version 1.0
* 构建过程的指挥者，这样的写法，有一个坏处就是当一个产品可以由不同的构建过程
* 即产品构建者中，对应的构建流程的方法，以不同的顺序生成的话就要写多个产品build方法，这样会多写一些代码
* 我记得曾经使用过jdk或者spring框架自带的api，其中他们是这样写的
* 一个产品对应的build器中有构建过程的方法，最后也有一个build()
* 即是说，代码编写者，可以自己定义产品的构建过程，最后调用build()方法，返回一个
* 产品对象
* 在使用设计模式的时候，重要的是使用该思想，去进行产品和产品构建的解耦
* 并不在于形似
* 老师教的是一个完整的设计模式该有的角色，但是并不是这些角色都存在才能使用建造者模式
*/
public class HouseBuildDirector {
//指挥者决定对于构建方法的调用流程
//所以需要一个对应的HouseBuild的对象用，来调用代表构建过程的方法
//HouseBuild类组合于HouseBuildDirector类
private HouseBuild houseBuild;
public HouseBuildDirector(){}
//该对象就不使用默认的了可以使用构建器方法完成houseBuild赋值
public HouseBuildDirector(HouseBuild houseBuild) {
this.houseBuild = houseBuild;
}
//也可使用setter方法完成赋值
public void setHouseBuild(HouseBuild houseBuild){
this.houseBuild = houseBuild;
}
//定义一个build方法，并再构建方法中，设置构建产品的流程
// (即是调用产品构建方法的顺序)
public House build(){
//执行构建产品流程，完成产品对应属性的赋值
houseBuild.buildBasic();
houseBuild.buildWalls();
houseBuild.roofed();
//返回构建后的产品
return houseBuild.getHouse();
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
HouseBuildDirector houseBuildDirector = new HouseBuildDirector();
houseBuildDirector.setHouseBuild(new CommonHouseBuild());
House commonHouse = houseBuildDirector.build();
houseBuildDirector.setHouseBuild(new HighFloorBuild());
House highFloor = houseBuildDirector.build();
}
}

复制代码

建造者模式在JDK源码分析

1.java.lang.StringBuilder的建造者模式
2.StringBuilder关系图

3.StringBuilder关系图分析

3.1Appendable接口定义了多个append方法(抽象方法)，即Appendable接口为抽象构建者，定义了抽象方法
3.2AbstractStringBuilder实现了append方法，这里的AbstractStringBuilder已经是具体抽象类了，只是不能实例化。
3.3StringBuilder即是指挥者角色，也是具体的构建者，建造方法的实现是AbstractStringBuilder完成，而StringBuilder继承了AbstractStringBuilder。

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。
7.抽象工厂模式vs建造者模式：抽象工厂模式实现对产品家族的创建，一个产品家族是这样的一系列产品:具有不同分类维度的产品组合，采用抽象工厂模式不需要关心构建过程，只关心什么产品由什么工厂生产即可。建造者模式则是要求按照指定的蓝图建造产品，它的主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品。

只是为了记录自己的学习历程，且本人水平有限，不对之处，请指正。

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