堆积木，建造者模式

BUG弄潮儿

发布于 2021-01-18 14:25:56

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发布于 2021-01-18 14:25:56

文章被收录于专栏：JAVA乐园

0x01：建造者模式简介

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。

假如一个对象的构建很复杂，需要很多步骤。则可以使用建造者模式，将其构建对象和组装成一个对象这两步给分开来。构建部分为（Builder）和组织部分（Director），实现了构建和装配的解耦。

主要角色如下：

Builder：为创建一个产品对象的各个部件指定抽象接口，一般由子类实现；
ConcreteBuilder：具体建造者，实现抽象类定义的所有方法，并且返回一个组建好的产品对象；
Director：为指挥者 / 导演类，负责安排已有模块的组装顺序，然后告诉Builder开始建造；
Product：表示被构造的复杂对象。ConcreteBuilder创建该产品的内部表示并定义它的装配过程，包含定义组成部件的类，包括将这些部件装配成最终产品的接口。

0x02：建造者模式实现

Product：要被构建的产品

public class Product {

    private List<String> parts = new ArrayList<String>();

    public void addPart(String part) {
        parts.add(part);
    }

    public void show(){
        if(!parts.isEmpty()){
            parts.forEach(e -> {
                System.out.println( e );
            });
        }
    }

}

Director：调用具体建造者进行产品构建

public class Director {

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

}

Builder：建造者抽象接口

public interface Builder {

     void buildPartA();        //产品的A部件

     void buildPartB();        //产品的B部件

     Product getResult();    //组装产品建造后的结果

}

具体建造者ConcreteBuilder：有几个产品类就有几个具体的建造者，而且这多个产品类具有相同的接口或抽象类。

public class ConcreteBuilder1 implements Builder {

    private Product product = new Product();

    //设置产品零件
    @Override
    public void buildPartA() {
        product.addPart("ConcreteBuilder1>>部件A");
    }

    @Override
    public void buildPartB() {
        product.addPart("ConcreteBuilder1>>部件B");
    }

    //组建一个产品
    @Override
    public Product getResult() {
        return product;
    }

}

public class ConcreteBuilder2 implements Builder {

    private Product product = new Product();

    //设置产品零件
    @Override
    public void buildPartA() {
        product.addPart("ConcreteBuilder2>>部件A");
    }

    @Override
    public void buildPartB() {
        product.addPart("ConcreteBuilder2>>部件B");
    }

    //组建一个产品
    @Override
    public Product getResult() {
        return product;
    }

}

建造者模式测试代码

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        Director director = new Director();
        Builder builder1 = new ConcreteBuilder1();
        Builder builder2 = new ConcreteBuilder2();

        //指挥者用ConcreteBuilder1的方法来建造产品
        director.construct(builder1);
        Product product1 = builder1.getResult();
        product1.show();

        //指挥者用ConcreteBuilder2的方法来建造产品
        director.construct(builder2);
        Product product2 = builder2.getResult();
        product2.show();

    }

}

可以看出建造者模式具有以下特点：

良好的封装性：建造者对客户端屏蔽了产品内部组成的细节，客户端不用关心每一个具体的产品内部是如何实现的。
符合开闭原则
便于控制细节风险：由于建造者是相互独立的，因此可以对建造过程逐步细化，而不对其他的模块产生任何影响。

0x03：建造者模式在JDK中运用

在JDK中，最经典的建造者模式的运用是StringBuilder和StringBuffer，这两个类最主要的区别就是StringBuilder线程不安全，StringBuffer线程安全。下面与StringBuilder源码讲解一下，建造者模式在JDK中的运用。

Appendable 接口定义了多个 append 方法（抽象方法），即 Appendable 为抽象建造者(Builder)，定义了抽象方法

public interface Appendable {

    Appendable append(CharSequence csq) throws IOException;

    Appendable append(CharSequence csq, int start, int end) throws IOException;

    Appendable append(char c) throws IOException;
}

AbstractStringBuilder 实现了 Appendable 接口方法所有append()方法，俨然AbstractStringBuilder 已经是就建造者，只是是一个抽象类AbstractStringBuilder ，不能实例化

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {

    @Override
    public AbstractStringBuilder append(CharSequence s) {
        if (s == null)
            return appendNull();
        if (s instanceof String)
            return this.append((String)s);
        if (s instanceof AbstractStringBuilder)
            return this.append((AbstractStringBuilder)s);

        return this.append(s, 0, s.length());
    }

    @Override
    public AbstractStringBuilder append(CharSequence s, int start, int end) {
        if (s == null)
            s = "null";
        if ((start < 0) || (start > end) || (end > s.length()))
            throw new IndexOutOfBoundsException(
                "start " + start + ", end " + end + ", s.length() "
                + s.length());
        int len = end - start;
        ensureCapacityInternal(count + len);
        for (int i = start, j = count; i < end; i++, j++)
            value[j] = s.charAt(i);
        count += len;
        return this;
    }

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

    // 省略
}

StringBuilder 既充当了指挥者角色（Director），同时也充当了具体的建造者(ConcreteBuilder)，建造方法的实现是由 AbstractStringBuilder 完成，而 StringBuilder 继承了 AbstractStringBuilder

public final class StringBuilder
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
{

   @Override
    public StringBuilder append(String str) {
        super.append(str);
        return this;
    }

    //其他省略

}

从StringBuilder代码上看，大部分方法都继承与AbstractStringBuilder，虽然是重写，但是还是直接调用了AbstractStringBuilder类中非方法，只是返回对象不太一样，StringBuilder类返回的对象就是当前创建的对象this本身（Product）。

另外，MyBatis框架中也大量使用建造者模式，如果想了解MyBatis框架中什么运用建造者模式的，可以阅读下MyBatis的源码。