图解Java设计模式之建造者模式

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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。

传统方式解决盖房需求

1）思路分析（图解）

在这里插入图片描述

package com.example.demo.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();
    }
}
package com.example.demo.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 ");
    }

}
package com.example.demo.builder;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractHouse abstractHouse = new CommonHouse();
        abstractHouse.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。

建造者模式基本介绍

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。

建造者模式原理类图

在这里插入图片描述

package com.example.demo.builder.improve;

/**
 * 产品 -》Product
 * @author zhaozhaohai
 *
 */
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;
    }
    
}
package com.example.demo.builder.improve;

/**
 * 抽象的建造者
 * @author zhaozhaohai
 *
 */
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();
    
    /**
     * 建造房子好后，将房子（产品）返回，
     */
    public House buildHouse() {
        return house;
    }
}
package com.example.demo.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(" 普通房子盖屋顶 ");
    }

}
package com.example.demo.builder.improve;

public class HighHouse 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50米 ");
    }

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

}
package com.example.demo.builder.improve;

/**
 * 指挥者，这里去指定流程，返回产品
 * @author zhaozhaohai
 *
 */
public class HouseDirector {
    private HouseBuilder houseBuilder = null;
    
    /**
     * 构造器传入 houseBuilder
     * @param houseDirector
     */
    public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    /**
     * 通过setter 传入 houseBuilder
     * @param houseDirector
     */
    public void setHouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }
    
    /**
     * 如何处理建造房子的流程，交给指挥者
     * @return
     */
    public House construHouse() {
        houseBuilder.buildBasic();
        houseBuilder.buildWalls();
        houseBuilder.roofed();
        return houseBuilder.buildHouse();
    }
    
}
package com.example.demo.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（房子）
        House house = houseDirector.construHouse();
    }
}

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

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

2）源码中建造者模式角色分析
（1）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
（2）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
（3）StringBuilder 即是指挥者角色，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，则不符合使用建造者模式，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，一个产品的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。