Java设计模式之 [4] 创建型模式 - 建造者模式

简介

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),使得整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他们,用户不需要知道内部的具体细节个构建细节

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,他主要是用于创建一个复杂的对象,它主要是有两个作用,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.

盖房子项目需求

1.需要盖房子: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,但是要求是不一样的
3.请编写程序,完成需求

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();
    }
}

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 Client {
    public static void main(String[] args) {
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        commonHouse.build();
    }
}   

传统方法解决盖房需求问题分析
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,程序的扩展性和维护性不好,也就是说.这种设计方案,把产品(也就是:房子)和创建产品的过程(也就是:建造房子的过程)封装到一起,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

建造者模式解决盖房需求

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来完成
2.思路分析图(类图)

思路分析图

3.代码实现

public class House {
    private String baise;
    private String wall;
    private String roofed;
    
    /**
     * @return the baise
     */
    public String getBaise() {
        return baise;
    }
    /**
     * @param baise the baise to set
     */
    public void setBaise(String baise) {
        this.baise = baise;
    }
    /**
     * @return the wall
     */
    public String getWall() {
        return wall;
    }
    /**
     * @param wall the wall to set
     */
    public void setWall(String wall) {
        this.wall = wall;
    }
    /**
     * @return the roofed
     */
    public String getRoofed() {
        return roofed;
    }
    /**
     * @param roofed the roofed to set
     */
    public void setRoofed(String roofed) {
        this.roofed = roofed;
    }
    
}

//抽象的建造者
public abstract class HouseBuilder {
    protected House house = new House();
    
    //将建造的流程写好
    public abstract void builderBasic();
    public abstract void builderWalls();
    public abstract void  roofed();
    
    //建造房子 将产品返回
    public House builderHouse() {
        return house;
    }
}

public class CommonHouse extends HouseBuilder {

    @Override
    public void builderBasic() {
        System.out.println(" 普通房子打地基5米 ");
    }

    @Override
    public void builderWalls() {
        System.out.println(" 普通房子砌墙15米 ");
    }

    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println(" 普通房子封顶 ");
    }

}

public class HighBuilding extends HouseBuilder{

    @Override
    public void builderBasic() {
        System.out.println(" 高楼打地基55米 ");
    }

    @Override
    public void builderWalls() {
        System.out.println(" 高楼子砌墙35米 ");
    }

    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println(" 高楼封顶 ");
    }

}

//指挥者 指定工作流程,
public class HouseDirector {
    HouseBuilder builder = null;

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

    // 通过setter方法传入
    /**
     * @param builder the builder to set
     */
    public void setBuilder(HouseBuilder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    // 如何处理房子的流程,骄傲i给指挥者
    public House constructHouse() {
        builder.builderBasic();
        builder.builderWalls();
        builder.roofed();
        return builder.builderHouse();
    }

}

测试

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
        HouseDirector director = new HouseDirector(commonHouse);
        //完成盖房子 返回产品
        House house = director.constructHouse();
        System.out.println(house);
//      System.out.println(house.getBaise());
        System.out.println("----------------------------------------------");
        //盖高楼
        HighBuilding building = new HighBuilding();
        //准备创建房子的指挥
        //重置建造者
        director.setBuilder(building);
//      HouseDirector director2 = new HouseDirector(building);
        //完成盖房子 返回产品
        House house2 = director.constructHouse();
        System.out.println(house2);
    }
}

打印结果

 普通房子打地基5米 
 普通房子砌墙15米 
 普通房子封顶 
cn.icanci.builder.improve.House@15db9742
----------------------------------------------
 高楼打地基55米 
 高楼子砌墙35米 
 高楼封顶 
cn.icanci.builder.improve.House@6d06d69c

JDK中使用的 建造者模式 StringBuilder

    public AbstractStringBuilder append(String str) {
        if (str == null)
            return appendNull();
        int len = str.length();
        ensureCapacityInternal(count + len);
        str.getChars(0, len, value, count);
        count += len;
        return this;
    }

    // Documentation in subclasses because of synchro difference
    public AbstractStringBuilder append(StringBuffer sb) {
        if (sb == null)
            return appendNull();
        int len = sb.length();
        ensureCapacityInternal(count + len);
        sb.getChars(0, len, value, count);
        count += len;
        return this;
    }

建造者角色分析

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 接口的方法 这里的 AbstractStringBuilder 是一个建造者 只是不能实例化
StringBuilder 实现了 AbstractStringBuilder 即充当了指挥者角色,也充当了具体的建造者 实现是由 AbstractStringBuilder 完成. 而 StringBuilder 继承了 AbstractStringBuilder

public final class StringBuilder
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence {}

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.每一个具有建造者都相对独立,而与其他的具体建造者无关,因此可以方便的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既可以获得不同的产品对象
3.可以更加精细的控制产品的创建过程将复杂的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无需修改原有类库的代码指挥者类针对抽象建造者类编程.系统拓展更加方便,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:具有不同匪类维度的产品组合,采用抽象工厂方法模式不需要关心构建过程.只关心什么产品有什么工厂生产即可.而建造者模式则是要求按照指定的蓝图构建产品,他的主要目的就是通过组装零配件而生产一个新产品