专栏首页蛮三刀的后端开发专栏【设计模式自习室】建造者模式

【设计模式自习室】建造者模式

前言

《设计模式自习室》系列,顾名思义,本系列文章带你温习常见的设计模式。主要内容有:

  • 该设计模式的详细介绍,包括:
    • 引子,意图(大白话解释)
    • 类图,时序图(理论规范)
  • 该模式的代码示例:熟悉它长的样子
  • 该模式的实际使用案例:了解它在哪些重要的源码中出现过

该系列会逐步更新于我的博客和公众号(博客见文章底部)

也希望各位观众老爷能够关注我的个人公众号:后端技术漫谈,不会错过精彩好看的文章。

系列文章回顾

【设计模式自习室】开篇:为什么我们要用设计模式?

创建型:建造者模式 Builder

引子

根据中文翻译的不同,建造者模式又可以称为生成器模式,它属于创建型模式。

复杂对象相当于一辆有待建造的汽车,而对象的属性相当于汽车的部件,建造产品的过程就相当于组合部件的过程。由于组合部件的过程很复杂,因此,这些部件的组合过程往往被“外部化”到一个称作建造者的对象里,建造者返还给客户端的是一个已经建造完毕的完整产品对象,而用户无须关心该对象所包含的属性以及它们的组装方式,这就是建造者模式的模式动机。

我们常用的StringBuilder就是一个建造者模式的典型例子

意图

建造者模式(Builder Pattern):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。

类图

如果看不懂UML类图,可以先粗略浏览下该图,想深入了解的话,可以继续谷歌,深入学习:

建造者模式包含如下角色:

  • Builder:抽象建造者 (我们经常会看到AbstractXXXX类)
  • ConcreteBuilder:具体建造者
  • Director:指挥者
  • Product:产品角色

下图是建造者模式得到UML图,可以看到:

  • ConcreteBuilder是Builder的实现关系
  • Builder聚合到Director上,因为Director还可以干别的事情

时序图

时序图(Sequence Diagram)是显示对象之间交互的图,这些对象是按时间顺序排列的。时序图中显示的是参与交互的对象及其对象之间消息交互的顺序。

我们可以大致浏览下时序图,如果感兴趣的小伙伴可以去深究一下:

实现

1. 建造一个水杯

一水杯工厂要生产各式各样的水杯,无论杯子是神马造型,但都包括绳子,帽子和杯体。以此模型创建各种类型的杯子。

cup–>Product类

public class Cup {

    private String string;    //绳子
    private String cap;       //帽子
    private String cupBody;   //杯体

    public void setString(String string) {
        this.string = string;
    }
    public void setCap(String cap) {
        this.cap = cap;
    }
    public void setCupBody(String cupBody) {
        this.cupBody = cupBody;
    }

    public void show() {
        System.out.println("杯子生产完毕");
    }

}

Builder–>Builder类

public abstract class  Builder {

    protected Cup cup = new Cup();
    
    public abstract void buildString();
    
    public abstract void buildCap();
    
    public abstract void buildCupBody();
    
    public  Cup getResult() {
        return cup;
    }

}

ClassCup–>concrateBuilder类

public class ClassCup extends Builder {

    @Override
    public void buildString() {
        cup.setString("生产绳子...");
        System.out.println("生产绳子...");
    }

    @Override
    public void buildCap() {
        cup.setCap("生产帽子...");
        System.out.println("生产帽子...");
    }

    @Override
    public void buildCupBody() {
        cup.setCupBody("生产杯体...");
        System.out.println("生产杯体...");
    }


}

Director类

public class Director {

    private Builder builder;

    public Director(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    public void create() {
        builder.buildString();
        builder.buildCap();
        builder.buildCupBody();
        builder.getResult().show();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Director d = new Director(new ClassCup());
        d.create();
    }

}

2. 编写一个简易的java.lang.StringBuilder

AbstractStringBuilder–>Builder类

public class AbstractStringBuilder {
    protected char[] value;

    protected int count;

    public AbstractStringBuilder(int capacity) {
        count = 0;
        value = new char[capacity];
    }

    public AbstractStringBuilder append(char c) {
        ensureCapacityInternal(count + 1);
        value[count++] = c;
        return this;
    }

    private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
        // overflow-conscious code
        if (minimumCapacity - value.length > 0)
            expandCapacity(minimumCapacity);
    }

    void expandCapacity(int minimumCapacity) {
        int newCapacity = value.length * 2 + 2;
        if (newCapacity - minimumCapacity < 0)
            newCapacity = minimumCapacity;
        if (newCapacity < 0) {
            if (minimumCapacity < 0) // overflow
                throw new OutOfMemoryError();
            newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
        }
        value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
    }
}

StringBuilder–>concrateBuilder类

public class StringBuilder extends AbstractStringBuilder {
    public StringBuilder() {
        super(16);
    }

    @Override
    public String toString() {
        // Create a copy, don't share the array
        return new String(value, 0, count);
    }
}

Client–>Director类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        final int count = 26;
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            sb.append((char) ('a' + i));
        }
        System.out.println(sb.toString());
    }
}

优缺点

优点

  • 在建造者模式中, 客户端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”。

缺点

  • 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。

使用场景举例

JDK中使用

参考

https://blog.csdn.net/c275046758/article/details/50540789

https://github.com/CyC2018/CS-Notes/blob/master/notes/%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%A8%A1%E5%BC%8F%20-%20%E7%94%9F%E6%88%90%E5%99%A8.md

https://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/creational_patterns/builder.html

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

  • Java基础知识点面试手册

    如果再深究一点呢,我们可以看看上面测试类的输出结果,或许对多态会有更深层次的认识。猜一猜上面 的结果是什么。

    后端技术漫谈
  • 动态规划——背包问题笔记

    给出程序:http://blog.csdn.net/littlethunder/article/details/26575417

    后端技术漫谈
  • 01背包问题(动态规划)python实现

    版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。

    后端技术漫谈
  • 设计模式的征途—6.建造者(Builder)模式

    建造者模式又称为生成器模式,它是一种较为复杂、使用频率也相对较低的创建型模式。建造者模式为客户端返回的不是一个简单的产品,而是一个由多个部件组成的复杂产品。因为...

    Edison Zhou
  • SpringAOP

    动态代理分两种 JDK动态代理:只能对实现了接口的类产生代理 Cglib动态代理:第三方代理技术,对没有实现接口的类产生代理对象,生成子类对象,可以动态添加类的...

    用户3112896
  • 浅谈mybatis的日志适配模式 顶

    Java开发中经常用到的日志框架有很多,Log4j、Log4j2、slf4j等等,Mybatis定义了一套统一的日志接口供上层使用,并为上述常用的日志框架提供了...

    算法之名
  • java设计模式-适配器

    适配器模式把一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口,从而使原本因接口不匹配而无法在一起工作的两个类能够在一起工作。 类适配器模式

    曼路
  • 设计模式------设计原则

    前言: 推荐几本相关的书: (1)Head First Design Patterns 曾经买Head First系列的时候买的一本书,是java语言的案例,但...

    kmonkey
  • android UiAutomator基本api的二次封装

    本人在使用UiAutomator做测试的时候,封装了很多方法,由于之前的文章并没有分享这些封装方法,导致阅读不畅。本来打算再把图像识别和辅助类写完在分享,鉴于已...

    八音弦
  • 状态模式.

     我们以一个网约车订单场景来做一个简单的 Demo 示例。订单分为四个状态 —— New(新建)、Running(进行中)、Cancel(取消)、End(结束)...

    JMCui

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券