吃透设计模式第四篇-建造者模式
设计模式的重要性对于程序员来说,相当于盾牌对于美国队长,暴风战斧相对于雷神,内裤对于绿巨人(绿巨人最强武器,手动狗头)来说,是必不可少的。
在此,特别总结下23钟设计模式:
- 创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。
- 结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。
- 行为型模式：模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、 解释器模式（Interpreter 模式）、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。
本人将会以专栏形式详细介绍下每种设计模式,文章代码使用java语言,希望能够帮助读者打造一柄编码前行路上的神兵利器。
本文主要针对设计模式的第四种,建造者模式进行详细介绍
1.制造车辆需求
首先来看个需求:
- 需要制造汽车,过程分为制作轮子,制作座位和内饰,制作大灯
- 车子有很多种,不同汽车虽然制作过程一样,但是要求却不相同
- 编写程序,完成需求
2.传统方式解决制造车辆的需求
2.1 思路分析
2.2 代码演示
/**
* 传统模式汽车抽象类
*/
public abstract class AbstractCar {
/**
* 造轮子
*/
public abstract void buildWheel();
/**
* 造座位内饰
*/
public abstract void buildSeats();
/**
* 造大灯
*/
public abstract void buildHeadlight();
public void bulid(){
buildWheel();;
buildSeats();;
buildHeadlight();
}
}
public class CommonCar extends AbstractCar {
@Override
public void buildWheel() {
System.out.println("普通汽车用普通轮子");
}
@Override
public void buildSeats() {
System.out.println("普通汽车用普通座位内饰");
}
@Override
public void buildHeadlight() {
System.out.println("普通汽车用普通大灯");
}
}
public class TeslaCar extends AbstractCar {
@Override
public void buildWheel() {
System.out.println("特斯拉用特斯拉专用轮子");
}
@Override
public void buildSeats() {
System.out.println("特斯拉汽车用内饰一般");
}
@Override
public void buildHeadlight() {
System.out.println("特斯拉汽车用酷炫的特斯拉大灯");
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
CommonCar commonCar = new CommonCar();
commonCar.bulid();
}
}
3 传统方式的问题剖析
- 优点是比较好理解，简单易操作
- 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：汽车) 和 创建产品的过程(即：制作流程) 封装在一起，耦合性增强了。
- 解决方案：将产品和产品建造过程解耦 => 建造者模式.
4 建造者模式的基本介绍
- 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。
- 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。
5 建造者模式的四个角色
- Product（产品角色）： 一个具体的产品对象。
- 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。
- 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。
6 建造者模式原理类图
7 建造者模式解决制造车辆需求应用实例
- 制作车辆的流程,做轮子,座位内饰,大灯。不管是普通车辆,还是特斯拉,保时捷,都需要这些过程,下面使用建造者模式来完成
- 思路分析图解
- 代码实现
/**
* 产品汽车
*/
public class Car {
private String wheel;
private String seat;
private String headLight;
public String getWheel() {
return wheel;
}
public void setWheel(String wheel) {
this.wheel = wheel;
}
public String getSeat() {
return seat;
}
public void setSeat(String seat) {
this.seat = seat;
}
public String getHeadLight() {
return headLight;
}
public void setHeadLight(String headLight) {
this.headLight = headLight;
}
}
/**
* 抽象建造者
*/
public abstract class CarBuilder {
protected Car car = new Car();
/**
* 造轮子
*/
public abstract void buildWheel();
/**
* 造座位内饰
*/
public abstract void buildSeats();
/**
* 造大灯
*/
public abstract void buildHeadlight();
//制作汽车,返回制作完成的汽车
public Car bulidCar() {
return car;
}
}
public class CommonCar2 extends CarBuilder {
@Override
public void buildWheel() {
//todo
System.out.println("普通汽车用普通轮子");
}
@Override
public void buildSeats() {
//todo
System.out.println("普通汽车用普通座位内饰");
}
public void buildHeadlight() {
//todo
System.out.println("普通汽车用普通大灯");
}
}
public class TeslaCar2 extends CarBuilder {
@Override
public void buildWheel() {
//todo
System.out.println("特斯拉用特斯拉专用轮子");
}
@Override
public void buildSeats() {
//todo
System.out.println("特斯拉汽车用内饰一般");
}
@Override
public void buildHeadlight() {
//todo
System.out.println("特斯拉汽车用酷炫的特斯拉大灯");
}
}
/**
* 指挥者
*/
public class CarDirector {
CarBuilder carBuilder = null;
//构造器传入carBuilder
public CarDirector(CarBuilder carBuilder) {
this.carBuilder = carBuilder;
}
//setter传入carBuilder
public void setCarBuilder(CarBuilder carBuilder) {
this.carBuilder = carBuilder;
}
//如何处理汽车制造的流程,交给指挥者
public Car constructCar(){
carBuilder.buildWheel();
carBuilder.buildSeats();
carBuilder.buildHeadlight();;
return carBuilder.bulidCar();
}
}
public class Client2 {
public static void main(String[] args) {
//制作普通汽车
CommonCar2 commonCar2 = new CommonCar2();
//准备汽车指挥者
CarDirector carDirector = new CarDirector(commonCar2);
//制作完成汽车
Car car = carDirector.constructCar();
System.out.println("----------------------------------");
//制作特斯拉汽车
TeslaCar2 teslaCar2 = new TeslaCar2();
//准备汽车指挥者
carDirector.setCarBuilder(teslaCar2);
//制作完成特斯拉汽车
Car teslaCar = carDirector.constructCar();
}
}
8 建造者模式在 JDK 的应用
- java.lang.StringBuilder 中的建造者模式
- 源码中建造者模式角色分析
-
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
9 建造者模式的注意事项和细节
- 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
- 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
- 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
- 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”
- 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
- 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.
10 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