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

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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。

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