设计模式-建造者模式

参考:http://c.biancheng.net/view/1354.html

什么是建造者模式

​ 建造者(Builder)模式的定义:指将一个复杂对象的构造与它的表示分离,使同样的构建过程可以创建不同的表示,这样的设计模式被称为建造者模式。它是将一个复杂的对象分解为多个简单的对象,然后一步一步构建而成。它将变与不变相分离,即产品的组成部分是不变的,但每一部分是可以灵活选择的。

优点:

  1. 封装性好,构建和表示分离。
  2. 扩展性好,各个具体的建造者相互独立,有利于系统的解耦。
  3. 客户端不必知道产品内部组成的细节,建造者可以对创建过程逐步细化,而不对其它模块产生任何影响,便于控制细节风险。

缺点:

  1. 产品的组成部分必须相同,这限制了其使用范围。
  2. 如果产品的内部变化复杂,如果产品内部发生变化,则建造者也要同步修改,后期维护成本较大。

注意:建造者(Builder)模式和工厂模式的关注点不同:建造者模式注重零部件的组装过程,而工厂方法模式更注重零部件的创建过程,但两者可以结合使用。

结构与实现

建造者(Builder)模式的主要角色如下。

  1. 产品角色(Product):它是包含多个组成部件的复杂对象,由具体建造者来创建其各个零部件。
  2. 抽象建造者(Builder):它是一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口,通常还包含一个返回复杂产品的方法 getResult()。
  3. 具体建造者(Concrete Builder):实现 Builder 接口,完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。
  4. 指挥者(Director):它调用建造者对象中的部件构造与装配方法完成复杂对象的创建,在指挥者中不涉及具体产品的信息。

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代码实现:

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// 产品角色
public class Product {
private String partA;
private String partB;
private String partC;
public void setPartA(String partA) {
this.partA = partA;
}
public void setPartB(String partB) {
this.partB = partB;
}
public void setPartC(String partC) {
this.partC = partC;
}
public void show() {
//显示产品的特性
System.out.printf("%s-%s-%s",this.partA,this.partB,this.partC);
}
}
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// 抽象建造者
public abstract class Builder {
//创建产品对象
protected Product product = new Product();
public abstract void buildPartA();
public abstract void buildPartB();
public abstract void buildPartC();
//返回产品对象
public Product getResult() {
return product;
}
}
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// 具体建造者
public class ConcreteBuilder extends Builder {
public void buildPartA() {
product.setPartA("建造 PartA");
}
public void buildPartB() {
product.setPartB("建造 PartB");
}
public void buildPartC() {
product.setPartC("建造 PartC");
}
}
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// 指挥者
public class Director {
private Builder builder;
public Director(Builder builder) {
this.builder = builder;
}
//产品构建与组装方法
public Product construct() {
builder.buildPartA();
builder.buildPartB();
builder.buildPartC();
return builder.getResult();
}
}
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// 客户端
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Builder builder = new ConcreteBuilder();
Director director = new Director(builder);
Product product = director.construct();
product.show();
}
}

运行结果:

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建造 PartA-建造 PartB-建造 PartC

接下来我就放几段我的示例代码,可能不太符合上面所说的结构分为四种角色:

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// 产品角色
public class Product {
private String partA;
private String partB;
private String partC;

public void setPartA(String partA) {
this.partA = partA;
}

public void setPartB(String partB) {
this.partB = partB;
}

public void setPartC(String partC) {
this.partC = partC;
}

public void show(){
System.out.printf("%s-%s-%s",this.partA,this.partB,this.partC);
}
}
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// 抽象建造者
public interface Builder {
Builder builderPartA();
Builder builderPartB();
Builder builderPartC();
Product build();
}
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// 具体建造者
public class ComplexProductBuilder implements Builder{

Product product = new Product();

@Override
public Builder builderPartA() {
product.setPartA("partA");
return this;
}

@Override
public Builder builderPartB() {
product.setPartB("partB");
return this;
}

@Override
public Builder builderPartC() {
product.setPartC("partC");
return this;
}

@Override
public Product build() {
return product;
}
}
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// 客户端
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Builder builder = new ComplexProductBuilder();
Product product = builder.builderPartA().builderPartB().builderPartC().build();
product.show();

System.out.println();

// 另一种写法
Person person = new Person.PersonBuilder()
.basicInfo(1, "张三", 18)
// .score(100)
.weight(120)
.loc("sz", "33")
.build();
System.out.println(person);
}
}
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public class Person {
int id;
String name;
int age;
double weight;
int score;
Location loc;

public Person() {}

public static class PersonBuilder{
Person p = new Person();

public PersonBuilder basicInfo(int id,String name,int age){
p.id=id;
p.name=name;
p.age=age;
return this;
}

public PersonBuilder weight(double weight){
p.weight=weight;
return this;
}

public PersonBuilder score(int score) {
p.score = score;
return this;
}

public PersonBuilder loc(String street,String roomNo){
p.loc=new Location(street,roomNo);
return this;
}

public Person build(){return p;}
}

@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"id=" + id +
", name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", weight=" + weight +
", score=" + score +
", loc=" + loc +
'}';
}
}

class Location{
String street;
String roomNo;

public Location(String street, String roomNo) {
this.street = street;
this.roomNo = roomNo;
}

@Override
public String toString() {
return "Location{" +
"street='" + street + '\'' +
", roomNo='" + roomNo + '\'' +
'}';
}
}

运行结果:

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partA-partB-partC
Person{id=1, name='张三', age=18, weight=120.0, score=0, loc=Location{street='sz', roomNo='33'}}

应用场景

​ 建造者模式唯一区别于工厂模式的是针对复杂对象的创建。也就是说,如果创建简单对象,通常都是使用工厂模式进行创建,而如果创建复杂对象,就可以考虑使用建造者模式。

当需要创建的产品具备复杂创建过程时,可以抽取出共性创建过程,然后交由具体实现类自定义创建流程,使得同样的创建行为可以生产出不同的产品,分离了创建与表示,使创建产品的灵活性大大增加。

建造者模式主要适用于以下应用场景:

  • 相同的方法,不同的执行顺序,产生不同的结果。
  • 多个部件或零件,都可以装配到一个对象中,但是产生的结果又不相同。
  • 产品类非常复杂,或者产品类中不同的调用顺序产生不同的作用。
  • 初始化一个对象特别复杂,参数多,而且很多参数都具有默认值。

建造者模式和工厂模式的区别

  • 建造者模式更加注重方法的调用顺序,工厂模式注重创建对象。
  • 创建对象的力度不同,建造者模式创建复杂的对象,由各种复杂的部件组成,工厂模式创建出来的对象都一样
  • 关注重点不一样,工厂模式只需要把对象创建出来就可以了,而建造者模式不仅要创建出对象,还要知道对象由哪些部件组成。
  • 建造者模式根据建造过程中的顺序不一样,最终对象部件组成也不一样。

扩展

​ 建造者(Builder)模式在应用过程中可以根据需要改变,如果创建的产品种类只有一种,只需要一个具体建造者,这时可以省略掉抽象建造者,甚至可以省略掉指挥者角色。