Java 设计模式之建造者模式

2023年10月7日 317次阅读 来源: 算法小白

前言

正所谓只要功夫深，铁杵磨成针，坚持不懈，水滴石穿。学习也要坚持不懈，慢慢积累，才能达到以量变促成质变。在前进的过程中也要保持好良好的心态，不急不燥，脚踏实地，一步一个脚印。

Builder Design Pattern 介绍

  • 建造者模式（Builder Pattern）也叫做生成器模式，Builder Design pattern 是一种创造型模式，Builder模式所解决的问题与对象的创建有关。它允许用户在不知道内部构建细节的情况下，可以更精细的控制对象的构造流程，Builder模式是为了将构造复杂对象的过程和他的部件解耦。Android 中我们最常用的Builder模式是AlterDialog.Builder。

  • Builder 模式通常是以静态内部类的形式实现。

Builder Design Pattern 定义

​ 将一个复杂对象的构建过程与他的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

Builder Design Pattern 使用场景

  • 需要太多的构造函数。
  • 当初始化一个对象特别复杂，如参数多，并且很多参数具有默认值时。
  • 配置类的构造器的构建，将配置与目标类隔离出来（参照Universal-Image_Loader）。
  • 相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的事件结果时。
  • 多个部件或零件，都可以装配到一个对象中，但是产生的运行结果不同时。
  • 产品类非常复杂，或者产品类中的调用顺序不同产生了不同的效能。

Builder Design Pattern 通用UML类图

《Java 设计模式之建造者模式》

说明：

  • Product产品类
    ConcreateBuilder 创建该产品的内部表示，并定义它的装配过程。

  • Builder抽象建造者

    规范产品的组建，一般是由子类实现。

  • ConcreateBuilder 具体建造者

    实现抽象类定义的所有方法，并且返回一个组建好的对象。

  • Director导演类

    负责安排已有模块的顺序，然后告诉Builder开始建造。

Builder Design Pattern 使用实例

标准化的建造者（Builder）模式使用实例

我们以组建一台自己心仪的台式机电脑为例；

  1. 电脑抽象类

      /**
  * Created by iuni.life on 16/8/2.
  * 组建一台简单的台式机电脑,电脑抽象类 即Product角色
  */
  public class Computer {
     //cpu
     protected String mCpu = "intel i3-4150";
     //显示器
     protected String mDisplay = "21寸";
     //主板
     protected String mBoard = "华硕 B85";
     //电源
     protected String mPower = "安钛克 220V";
     //系统
     protected String mSysOs = "Dos";
     //主机箱
     protected String mMainBox = "先马";
     //鼠标
     protected String mMouse = "贱驴";
     //键盘
     protected String mKeyBoard = "cherry";
     //内存条
     protected String mSimm = "2*4G";
     //硬盘
     protected String mHardDisk = "希捷 1T";

     protected ComputerStant() {
     }

     public abstract void setSimm(String simm);

     public abstract void setHardDisk(String hardDisk);

     public abstract void setCpu(String cpu);

     public abstract void setDisplay(String display);

     public abstract void setBoard(String board);

     public abstract void setPower(String power);

     public abstract void setSysOs(String sysOs);

     public abstract void setMainBox(String mainBox);

     public abstract void setMouse(String mouse);

     public abstract void setKeyBoard(String keyBoard);

     @Override
     public String toString() {
         return "ComputerStant{" +
                 "mCpu='" + mCpu + '\'' +
                 ", mDisplay='" + mDisplay + '\'' +
                 ", mBoard='" + mBoard + '\'' +
                 ", mPower='" + mPower + '\'' +
                 ", mSysOs='" + mSysOs + '\'' +
                 ", mMainBox='" + mMainBox + '\'' +
                 ", mMouse='" + mMouse + '\'' +
                 ", mKeyBoard='" + mKeyBoard + '\'' +
                 ", mSimm='" + mSimm + '\'' +
                 ", mHardDisk='" + mHardDisk + '\'' +
                 '}';
     }
  }

  2. 电脑抽象类的具体实现，我们以Mac电脑为例

               /**
  * Created by iuni.life on 16/8/2.
  *
  */
  public class MacComputer extends Computer {

     protected MacComputer() {
     }

     @Override
     public void setSimm(String simm) {
         mSimm = simm;
     }

     @Override
     public void setHardDisk(String hardDisk) {
         mHardDisk = hardDisk;
     }

     @Override
     public void setCpu(String cpu) {
         mCpu = cpu;
     }

     @Override
     public void setDisplay(String display) {
         mDisplay = display;
     }

     @Override
     public void setBoard(String board) {
         mBoard = board;
     }

     @Override
     public void setPower(String power) {
         mPower = power;
     }

     @Override
     public void setSysOs(String sysOs) {
         mSysOs = sysOs;
     }

     @Override
     public void setMainBox(String mainBox) {
         mMainBox = mainBox;
     }

     @Override
     public void setMouse(String mouse) {
         mMouse = mouse;
     }

     @Override
     public void setKeyBoard(String keyBoard) {
         mKeyBoard = keyBoard;
     }
    }

  3. Builder抽象类

               /**
  * Created by iuni.life on 16/8/2.
  * builder 抽象类
  */
  public abstract class Builder {
     //创建显示器
     public abstract Builder buildDisplay(String display);

     //创建主板
     public abstract Builder buildBoard(String board);

     //创建电源
     public abstract Builder buildPower(String power);

     //创建cpu
     public abstract Builder buildCpu(String cpu);

     //创建系统
     public abstract Builder buildSysOs(String sysOs);

     //创建主机箱
     public abstract Builder buildMainBox(String mainBox);

     //创建鼠标
     public abstract Builder buildMouse(String mouse);

     //创建键盘
     public abstract Builder buildKeyBoard(String keyBoard);

     //创建内存条
     public abstract Builder buildSimm(String simm);

     //创建硬盘
     public abstract Builder buildHardDisk(String hardDisk);

     //创建Computer
     public abstract ComputerStant create();
  }

  4. Builder 的具体实现，因为我们是要组装一个Mac 电脑，所以需要MacBuilder

               /**
  * Created by iuni.life on 16/8/2.
  */
   public class MacBuilder extends Builder {
       MacComputer macComputer = new MacComputer();

       @Override
       public Builder buildDisplay(String display) {
           macComputer.setDisplay(display);
           return this;
       }

       @Override
       public Builder buildBoard(String board) {
           macComputer.setBoard(board);
           return this;
       }

       @Override
       public Builder buildPower(String power) {
           macComputer.setPower(power);
           return this;
       }

       @Override
       public Builder buildCpu(String cpu) {
           macComputer.setCpu(cpu);
           return this;
       }

       @Override
       public Builder buildSysOs(String sysOs) {
           macComputer.setSysOs(sysOs);
           return this;
       }

       @Override
       public Builder buildMainBox(String mainBox) {
           macComputer.setMainBox(mainBox);
           return this;
       }

       @Override
       public Builder buildMouse(String mouse) {
           macComputer.setMouse(mouse);
           return this;
       }

       @Override
       public Builder buildKeyBoard(String keyBoard) {
           macComputer.setKeyBoard(keyBoard);
           return this;
       }

       @Override
       public Builder buildSimm(String simm) {
           macComputer.setSimm(simm);
           return this;
       }

       @Override
       public Builder buildHardDisk(String hardDisk) {
           macComputer.setHardDisk(hardDisk);
           return this;
       }

       @Override
       public ComputerStant create() {
           return macComputer;
       }
   }

  5. Director 导演类

               /**
  * Created by iuni.life on 16/8/2.
  */
    public class Director {
        Builder mBuilder = null;

      public Director(Builder mBuilder) {
           this.mBuilder = mBuilder;
       }

       //构建对象
       public void constract(String mCpu, String mDisplay, String mBoard, String mPower, String mSysOs, String mMainBox, String mMouse, String mKeyBoard, String mSimm, String mHardDisk) {
           mBuilder.buildCpu(mCpu);
           mBuilder.buildDisplay(mDisplay);
           mBuilder.buildBoard(mBoard);
           mBuilder.buildPower(mPower);
           mBuilder.buildSysOs(mSysOs);
           mBuilder.buildMainBox(mMainBox);
           mBuilder.buildMouse(mMouse);
           mBuilder.buildKeyBoard(mKeyBoard);
           mBuilder.buildSimm(mSimm);
           mBuilder.buildHardDisk(mHardDisk);
           //也可链式
    //        mBuilder.buildMouse(mMouse).buildCpu(mCpu).buildPower(mPower);
       }
    }

  6. 测试类 test

               /**
  * Created by iuni.life on 16/8/2.
  * 经典的Builder模式实现较为繁琐,文章后面会列举一个简单的
  */
   public class Test {
       public static void main(String[] args) {
           //构造器
           Builder builder = new MacBuilder();
           //Director
           Director director = new Director(builder);

           //封装构建过程
           director.constract("intel i7", "25寸", "华硕 B85", "安钛克220V", "Mac Os", "先马", "精灵 X5", "cherry", "2*8G", "希捷500G");

           //构建电脑,输出相关信息

           System.out.println("My Mac Computer Info:"+builder.create().toString());
   //        通过Builder来构建产品对象, 而Director封装了构建复杂产品对象对象的过程，对外隐藏构建细节。
       }
   }

  7. 说明

    通过Builder来构建产品对象, 而Director封装了构建复杂产品对象对象的过程，对外隐藏构建细节。但是这种经典的写法有点小烦，有点繁琐，在要求不是很苛刻的情况下，我们可以用下面的方式进行实现。

    一种简单的方式实现Builder模式

    1. 这种方式以Builder为静态内部类的方式实现，我们还是以组装一台自己的电脑为例。
    /**
* Created by iuni.life on 16/8/2.
* 组建一台简单的台式机电脑,电脑抽象类 即Product角色
*/
public class Computer {
  //cpu
  private String cpu;
  //显示器
  private String display;
  //主板
  private String board;
  //电源
  private String power;
  //系统
  private String sysOs;
  //主机箱
  private String mainBox;
  //鼠标
  private String mouse;
  //键盘
  private String keyBoard;

  //私有化构造函数 使之不能从外部创建实例
  private Computer() {
  }

  private void setCpu(String cpu) {
      this.cpu = cpu;
  }

  private void setDisplay(String display) {
      this.display = display;
  }

  private void setBoard(String board) {
      this.board = board;
  }

  private void setPower(String power) {
      this.power = power;
  }

  private void setSysOs(String sysOs) {
      this.sysOs = sysOs;
  }

  private void setMainBox(String mainBox) {
      this.mainBox = mainBox;
  }

  private void setMouse(String mouse) {
      this.mouse = mouse;
  }

  private void setKeyBoard(String keyBoard) {
      this.keyBoard = keyBoard;
  }

  @Override
  public String toString() {
      return "Computer{" +
              "cpu='" + cpu + '\'' +
              ", display='" + display + '\'' +
              ", board='" + board + '\'' +
              ", power='" + power + '\'' +
              ", sysOs='" + sysOs + '\'' +
              ", mainBox='" + mainBox + '\'' +
              ", mouse='" + mouse + '\'' +
              ", keyBoard='" + keyBoard + '\'' +
              '}';
  }
//Builder 静态内部类
  public static class ComputerBuilder {
      //创建computer实例
      private Computer computer = new Computer();

      //创建Cpu
      public ComputerBuilder buildCpu(String cpu) {
          computer.setCpu(cpu);
          return this;
      }

    //创建显示器
      public ComputerBuilder buildDisplay(String display) {
          computer.setDisplay(display);
          return this;

      }
    //创建主板
      public ComputerBuilder buildBoard(String board) {
          computer.setBoard(board);
          return this;
      }

        //创建电源
      public ComputerBuilder buildPower(String power) {
          computer.setPower(power);
          return this;
      }

      //创建系统
      public ComputerBuilder buildSysOs(String sysOs) {
          computer.setSysOs(sysOs);
          return this;
      }

      //创建主机箱
      public ComputerBuilder buildMainBox(String mainBox) {
          computer.setMainBox(mainBox);
          return this;
      }

      //创建鼠标
      public ComputerBuilder buildMouse(String mouse) {
          computer.setMouse(mouse);
          return this;
      }

      //创建键盘
      public ComputerBuilder buildKeyBoard(String keyBoard) {
          computer.setKeyBoard(keyBoard);
          return this;
      }
    //组装电脑，并返回创建好的电脑
      public Computer create() {
          //这里可以做一些初始化操作以及一些逻辑判断
          if (computer==null){
              throw  new IllegalStateException("computer is null");
          }
          return computer;
      }
  }
}

    2.测试类

    /**
* Created by iuni.life on 16/8/2.
*/
public class main {
  public static void main(String[] args) {
      //创建Builder对象
      Computer.ComputerBuilder computerBuilder = new Computer.ComputerBuilder();
      //组装电脑,构建组装顺序
      computerBuilder.buildBoard("华硕");
      computerBuilder.buildCpu("intel i7");
      computerBuilder.buildDisplay("三星");
      computerBuilder.buildKeyBoard("cherry");
      computerBuilder.buildMainBox("杀神").buildMouse("贱驴").buildPower("安钛克").buildSysOs("Windoes 10");
      //组装成一个自己想要的的电脑。
      // computerBuilder  只需要知道客户想组装成什么样的电脑,并对客户不关心的如何安装进行了隐藏。
      Computer computer = computerBuilder.create();
      System.out.printf(computer.toString());
  }
}

建造者（Builder）模式的优缺点

优点

  • 封装性,使用建造者模式客户端不必知道产品内部的组成的细节。
  • 建造者独立，容易拓展

缺点

  • 会产生多余的Builder对象以及Director对象，消耗内存。

后记

文章不足之处，望大家多多指点，共同学习，共同进步。

参考资料

  • < > 秦小波 著

个人博客

iuni.life

    原文作者：算法小白
    原文地址: https://juejin.im/entry/57bfb95f8ac24700632d08f7
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