[设计模式]建造者模式

简介

建造者模式 (Builder)将一个复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。 

建造者模式是一种对象创建型模式可参考 设计模式 创建型模式)。 

使用建造者模式,用户就只需要指定需要建造的类型,具体的建造过程和细节并不需要知道。

结构

图-建造者模式结构图

Product : 产品类,由多个部件构成。

class Product {
     List<String> parts = new ArrayList<String>();
 
 public void AddPart(String part) {
         parts.add(part);
     }
 
 public void show() {
         System.out.println("============== 产品创建 ==============");
 for (String part : parts) {
             System.out.println(part);
         }
     }
 }

Builder : 抽象建造者,确定产品由ABC三个部件构成,并声明一个得到产品建造后结果的方法getResult。

interface Builder {
 public void buildPartA();
 public void buildPartB();
 public void buildPartC();
 public Product getResult();
 }

ConcreteBuilder : 实现Builder接口中的具体方法。

class ConcreteBuilder implements Builder { 
 private Product product = new Product();
 
     @Override
 public void buildPartA() {
         product.AddPart("部件A");
     }
 
     @Override
 public void buildPartB() {
         product.AddPart("部件B");
     }
 
     @Override
 public void buildPartC() {
         product.AddPart("部件C");
     }
 
     @Override
 public Product getResult() {
 return product;
     }
 }

Director : 指挥者类,指挥建造Product的过程(控制构建各部分组件的顺序)。

class Director {
 public void construct(Builder builder) {
         builder.buildPartC();
         builder.buildPartA();
         builder.buildPartB();
     }
 }

Client : 用户并不需要知道具体的建造过程,只需指定建造 Product 具体类型。

public class BuilderPattern {
 public static void main(String[] args) {
         Director director = new Director();
         Builder builder = new ConcreteBuilder();
 
         director.construct(builder);
         Product product = builder.getResult();
         product.show();
     }
 }

运行结果

============== 产品创建 ==============
 部件C
 部件A
 部件B

动机

创建一个复杂对象的算法,这个算法应当独立于对象的组成部分以及它们的装配方式。

构建过程必须允许构建对象时有不同的表示。

要点

建造者模式允许修改一个产品的内部表示。

它将构造和表示两块代码隔离开来。

它很好的控制了构建过程。

图-建造者模式时序图

关键流程

客户端创建 Director 对象并配置它所需要的 Builder 对象。 Director 负责通知 builder 何时建造 product 的部件。 Builder处理 director 的请求并添加 product 的部件。 客户端从 builder 处获得 product。

实例

想象一下盖房子的场景。 一栋房子是由地基、墙、屋顶、门、窗各部分组合而成的。 盖房子需要有建筑工人负责建造,有工程师负责画建筑图纸。

House (Product角色)

package com.zp.java.patterns.builder;
 
 import java.util.ArrayList;
 import java.util.List;
 
 // Product角色,由多个部件构成
 public class House {
     List<String> parts = new ArrayList<String>();
 
 public void addPart(String part) {
         parts.add(part);
     }
 
 public void show() {
         System.out.println("======= 房子展示 =======");
 for (String part : parts) {
             System.out.println(part);
         }
     }
 }

Builder

package com.zp.java.patterns.builder;
 
 // Builder角色 ,提供构建产品各部件的方法,并提供一个获得完整产品的方法。
 public interface Builder {
 public void buildFoundation();
 public void buildWall();
 public void buildRoof();
 public void buildWindow();
 public void buildDoor();
 public House createHouse();
 }

Worker (ConcreteBuilder角色)

package com.zp.java.patterns.builder;
 
 // ConcreteBuilder角色,实现 Builder 接口中的具体方法。 
 public class Worker implements Builder {
 private House house = new House();
 
     @Override
 public void buildFoundation() {
         house.addPart("地基");
     }
 
     @Override
 public void buildWall() {
         house.addPart("墙");
     }
 
     @Override
 public void buildRoof() {
         house.addPart("房顶");
     }
 
     @Override
 public void buildWindow() {
         house.addPart("窗户");
     }
 
     @Override
 public void buildDoor() {
         house.addPart("门");
     }
 
     @Override
 public House createHouse() {
 return house;
     }
 }

Engineer (Director角色)

package com.zp.java.patterns.builder;
 
 // Director角色,指挥构建产品的过程(控制构建顺序)
 public class Engineer {
 public void conduct(Builder builder) {
         builder.buildFoundation();
         builder.buildWall();
         builder.buildRoof();
         builder.buildWindow();
         builder.buildDoor();
     }
 }

Client

客户无需了解具体的构造细节。

package com.zp.java.patterns.builder;
 
 public class Test {
 public static void main(String[] args) {
         Builder builder = new Worker();
         Engineer engineer = new Engineer();
         engineer.conduct(builder);
         House house = builder.createHouse();
         house.show();
     }
 }

运行结果

======= 房子展示 =======
 地基
 墙
 房顶
 窗户
 门

推荐阅读

本文属于 设计模式系列

参考资料

《大话设计模式》 《HeadFirst设计模式》

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