设计模式之建造者模式

2024-02-02 14:17:34

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

package builder.normal;

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 builder.normal;

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 ");
    }
}

package builder.normal;

public class Client {

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

传统方式问题分析

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：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。
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

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。

角色分类

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

建造者模式解决盖房需求应用实例

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)

package 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;
    }
}

package builder.improve;

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;
    }
}

package builder.improve;

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();
    }
}

package builder.improve;

public class HighBuilding extends HouseBuilder {

    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println(" 高楼的打地基 100 米 ");
    }


    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println(" 高楼的砌墙 20cm ");
    }


    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println(" 高楼的透明屋顶 ");
    }
}

package builder.improve;

public class CommonHouse extends HouseBuilder{

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

    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println(" 普通房子砌墙 10cm ");
    }

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

package 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

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

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
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

码农公寓

建造者模式

建造者模式在 JDK 的应用和源码分析

建造者模式的注意事项和细节

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