【设计模式】建造者模式

前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了【设计模式】建造者模式前端之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。

建造者模式(Builder Pattern)使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。

基本介绍

  • 意图:将一个复杂的构建与其表示相分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

  • 主要解决主要解决在软件系统中,有时候面临着"一个复杂对象"的创建工作,其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成;由于需求的变化,这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化,但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。

  • 何时使用:一些基本部件不会变,而其组合经常变化的时候。

  • 如何解决将变与不变分离开。

  • 关键代码建造者:创建和提供实例,导演:管理建造出来的实例的依赖关系。

  • 应用实例:
    • 1、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"。
    • 2、JAVA 中的 StringBuilder。
  • 优点:
    • 1、建造者独立,易扩展。
    • 2、便于控制细节风险。
  • 缺点:
    • 1、产品必须有共同点,范围有限制。
    • 2、如内部变化复杂,会有很多的建造类。
  • 使用场景:
    • 1、需要生成的对象具有复杂的内部结构。
    • 2、需要生成的对象内部属性本身相互依赖。

注意事项:与工厂模式的区别是:建造者模式更加关注与零件装配的顺序。

概括

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。

建造者模式原理类图

建造者模式的四个角色

  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。

我的理解

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"。建造出不同的套餐。

MC 里面的石头木棒,不同的组合变成斧头、铲子、锄头,这就是建造。

建造者把构造和业务处理分开成两个
建造者把产品和建造过程分开出来 解耦
建造过程都是一样的 提取出来
而产品之间的区别在于材料不一样 过程是一样的
所以提取出过程 单独设置材料即可

比如说蛋炒饭、鸡蛋炒饭、鸭蛋炒饭,过程是一样的,只是材料不同,提取出一样的过程作为建造者

其实也可以理解为加工

比如说一个源代码,要经过预处理、编译、链接,才能运行,建造者就是把这几步提取到一个类里面,方便使用
或者说maven的各个生命周期,每个阶段都必须执行前面的步骤,把各个步骤提取出来,就是建造者。

应用实例

盖房项目需求

  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.

使用传统方式

  1. 思路分析(图解)

代码演示:

AbstractHouse

package com.nemo.builder;

public abstract class AbstractHouse {

    //打地基
    public abstract void buildBasic();

    //砌墙
    public abstract void buildWalls();
    
    //封顶
    public abstract void roofed();


    public void build() { 
        buildBasic(); 
        buildWalls(); 
        roofed();
    }

}

CommonHouse

package com.nemo.builder;


public class CommonHouse extends AbstractHouse {

    @Override
    public void buildBasic() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(" 普通房子打地基 ");
    }


    @Override
    public void buildWalls() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(" 普通房子砌墙 ");
    }


    @Override
    public void roofed() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(" 普通房子封顶 ");
    }
}

Client

package com.nemo.builder;

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse(); commonHouse.build();
    }
}

传统方式的问题分析

  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.

使用建造者模式

  1. 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
  2. 思路分析图解(类图)

代码实现

House

package com.nemo.builder.improve;

// 产 品 ->Product 
public class House {
    private String baise; 
    private String wall; 
    private String roofed; 

    public String getBaise() {
        return baise;
    }
    public void setBaise(String baise) { 
        this.baise = baise;
    }
    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;
    }
}

HouseBuilder

package com.nemo.builder.improve;

// 抽象的建造者
public abstract class HouseBuilder {

    protected House house = new House();

    //将建造的流程写好,抽象的方法
    public abstract void buildBasic(); 
    public abstract void buildWalls(); 
    public abstract void roofed();

    //建造房子好, 将产品(房子) 返回
    public House buildHouse() { 
        return house;
    }
}

CommonHouse

package com.nemo.builder.improve;


public class CommonHouse extends HouseBuilder {

    @Override
    public void buildBasic() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(" 普通房子打地基 5 米 ");
    }


    @Override
    public void buildWalls() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(" 普通房子砌墙 10cm ");
    }


    @Override
    public void roofed() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(" 普通房子屋顶 ");
    }
}

HighBuilding

package com.nemo.builder.improve;


public class HighBuilding extends HouseBuilder {

    @Override
    public void buildBasic() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(" 高楼的打地基 100 米 ");
    }


    @Override
    public void buildWalls() {
        // TODO Auto-generated method stub 
        System.out.println(" 高楼的砌墙 20cm ");
    }


    @Override
    public void roofed() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(" 高楼的透明屋顶 ");
    }

}

HouseDirector

package com.nemo.builder.improve;

//指挥者,这里去指定制作流程,返回产品
public class HouseDirector {

    HouseBuilder houseBuilder = null;

    //构造器传入 houseBuilder
    public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) { 
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    //通过 setter 传入 houseBuilder
    public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) { 
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    //如何处理建造房子的流程,交给指挥者 
    public House constructHouse() {
        houseBuilder.buildBasic(); 
        houseBuilder.buildWalls(); 
        houseBuilder.roofed();
        return houseBuilder.buildHouse();
    }
}

Client

package com.nemo.builder.improve;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {

        //盖普通房子
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        //准备创建房子的指挥者
        HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(commonHouse);

        //完成盖房子,返回产品(普通房子)
        House house = houseDirector.constructHouse();
        //System.out.println(" 输 出 流 程 "); 
        
        System.out.println("--------------------------");

        //盖高楼
        HighBuilding highBuilding = new HighBuilding();
        //重置建造者
        houseDirector.setHouseBuilder(highBuilding);
        //完成盖房子,返回产品(高楼) 
        houseDirector.constructHouse();
    }
}

建造者模式在 JDK 的应用和源码分析

  1. java.lang.StringBuilder 中的建造者模式
  2. 代码说明+Debug 源码

  3. 源码中建造者模式角色分析
    • 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 即充当了指挥者角色,同时充当了具体的建造者,建造方法的实现是由 AbstractStringBuilder 完成,而 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.
  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。而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

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