建造者模式的运用
原创建造者模式的运用
原创
一、建造者模式的运用
1.1 介绍
将一个复杂对象的构建与表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
* **分离**了部件的构造(由Builder来负责)和装配(由Director负责)。 从而可以构造出复杂的对象。这个模式适用于：某个对象的构建过程复杂的情况。
* 由于实现了构建和装配的**解耦**。不同的构建器，相同的装配，也可以做出不同的对象；相同的构建器，不同的装配顺序也可以做出不同的对象。也就是**实现了构建算法、装配算法的解耦**，实现了更好的复用。
* 建造者模式可以将部件和其组装过程分开，一步一步创建一个复杂的对象。用户只需要指定复杂对象的类型就可以得到该对象，而无须知道其内部的具体构造细节。
1.2 建造者模式结构
* **抽象建造者类**（Builder）：这个接口规定要实现复杂对象的那些部分的创建，并不涉及具体的部件对象的创建。
* **具体建造者类**（ConcreteBuilder）：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。在构造过程完成后，提供产品的实例。
* **产品类**（Product）：要创建的复杂对象。
* **指挥者类**（Director）：调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指导者中不涉及具体产品的信息，只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。
1.3 建造者模式类图
1.4 组装自行车案例
生产自行车是一个复杂的过程，它包含了车架，车座等组件的生产。而车架又有碳纤维，铝合金等材质的，车座有橡胶，真皮等材质。对于自行车的生产就可以使用建造者模式。
1.4.1 组装自行车案例类图
Bike是产品，包含车架，车座等组件；Builder是抽象建造者，MobikeBuilder和OfoBuilder是具体的建造者；Director是指挥者。
1.4.2 代码
/\*\*
\* 产品: Bike
\*/
public class Bike {
private String frame;//车架
private String seat;//车座
public String getFrame() {
return frame;
}
public void setFrame(String frame) {
this.frame = frame;
}
public String getSeat() {
return seat;
}
public void setSeat(String seat) {
this.seat = seat;
}
}
/\*\*
\* 抽象建造者: Builder
\*/
public abstract class Builder {
//声明Bike类型的变量，并进行赋值
protected Bike bike = new Bike();
public abstract void buildFrame();
public abstract void buildSeat();
//构建自行车的方法
public abstract Bike createBike();
}
/\*\*
\* 具体的构建者，用来构建摩拜单车对象
\*/
public class MobileBuilder extends Builder {
public void buildFrame() {
bike.setFrame("碳纤维车架");
}
public void buildSeat() {
bike.setSeat("真皮车座");
}
public Bike createBike() {
return bike;
}
}
/\*\*
\* ofo单车构建者，用来构建ofo单车
\*/
public class OfoBuilder extends Builder {
public void buildFrame() {
bike.setFrame("铝合金车架");
}
public void buildSeat() {
bike.setSeat("橡胶车座");
}
public Bike createBike() {
return bike;
}
}
/\*\*
\* 指挥者
\*/
public class Director {
//声明builder类型的变量
private Builder builder;
public Director(Builder builder) {
this.builder = builder;
}
//组装自行车的功能
public Bike construct() {
builder.buildFrame();
builder.buildSeat();
return builder.createBike();
}
}
/\*\*
\* 客户: Client
\*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建指挥者对象
Director director = new Director(new MobileBuilder());
//让指挥者只会组装自行车
Bike bike = director.construct();
System.out.println(bike.getFrame());
System.out.println(bike.getSeat());
}
}1.5 优缺点
**优点：**
- 建造者模式的**封装性好**。使用建造者模式可以有效的封装变化，在使用建造者模式的场景中，一般产品类和建造者类是比较稳定的，因此，将主要的**业务逻辑封装在指挥者类**中对整体而言可以取得比较好的**稳定性**。
- 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。
- 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。
- 建造者模式很**容易进行扩展**。如果有新的需求，通过实现一个新的建造者类就可以完成，基本上不用修改之前已经测试通过的代码，因此也就不会对原有功能引入风险。符合开闭原则。
**缺点：**
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。
1.6 使用场景
建造者（Builder）模式创建的是复杂对象，其产品的各个部分经常面临着剧烈的变化，但将它们组合在一起的算法却相对稳定，所以它通常在以下场合使用。
- 创建的对象较复杂，由多个部件构成，各部件面临着复杂的变化，但构件间的**建造顺序是稳定的**。
- 创建复杂对象的算法独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式，即**产品的构建过程和最终的表示是独立的**。
1.7 模式扩展
建造者模式在开发中还有一个常用的使用方式，就是当一个类构造器需要传入很多参数时，如果创建这个类的实例，代码可读性会非常差，而且很容易引入错误，此时就可以利用建造者模式进行重构。
1.7.1 原始代码
在客户端代码中构建Phone对象，传递了四个参数，若参数更多的话，代码的可读性及使用的成本就会变得比较高。
/\*\*
\* Phone的javaBean
\*/
public class Phone {
private String cpu;
private String screen;
private String memory;
private String mainboard;
public Phone(String cpu, String screen, String memory, String mainboard) {
this.cpu = cpu;
this.screen = screen;
this.memory = memory;
this.mainboard = mainboard;
}
public String getCpu() {
return cpu;
}
public void setCpu(String cpu) {
this.cpu = cpu;
}
public String getScreen() {
return screen;
}
public void setScreen(String screen) {
this.screen = screen;
}
public String getMemory() {
return memory;
}
public void setMemory(String memory) {
this.memory = memory;
}
public String getMainboard() {
return mainboard;
}
public void setMainboard(String mainboard) {
this.mainboard = mainboard;
}
@Override
public String toString() {
return "Phone{" +
"cpu='" + cpu + '\'' +
", screen='" + screen + '\'' +
", memory='" + memory + '\'' +
", mainboard='" + mainboard + '\'' +
'}';
}
}
/\*\*
\* 客户: Client
\*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//构建Phone对象
Phone phone = new Phone("intel","三星屏幕","金士顿","华硕");
System.out.println(phone);
}
}1.7.2 重构代码
重构后的代码在使用起来更方便，某种程度上也可以提高开发效率。从软件设计上，对程序员的要求比较高。
/\*\*
\* Phone的JavaBean
\*/
public class Phone{
private String cpu; // 中央处理器
private String screen; // 屏幕
private String memory; // 存储器
private String mainboard; // 主板
// 构造私有的构造方法防止外界直接声明有参对象
private Phone(Builder builder){
this.cpu = builder.cpu;
this.screen = builder.screen;
this.memory = builder.memory;
this.mainboard = builder.mainboard;
}
// 构建静态内部类Builder
public static final class Builder {
private String cpu;
private String screen;
private String memory;
private String mainboard;
public Builder cpu(String cpu) {
this.cpu = cpu;
return this;
}
public Builder screen(String screen) {
this.screen = screen;
return this;
}
public Builder memory(String memory) {
this.memory = memory;
return this;
}
public Builder mainboard(String mainboard) {
this.mainboard = mainboard;
return this;
}
// 使用构建者创建Phone对象
public Phone build() {
return new Phone(this);
}
}
@Override
public String toString() {
return "Phone{" +
"cpu='" + cpu + '\'' +
", screen='" + screen + '\'' +
", memory='" + memory + '\'' +
", mainboard='" + mainboard + '\'' +
'}';
}
}
/\*\*
\* 客户: Client
\*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个Phone对象，通过构建者对象获取Phone对象
Phone phone = new Phone.Builder()
.cpu("天玑1000+ 八核")
.screen("华为屏幕")
.memory("金士顿内存条")
.mainboard("华硕ROG MAXIMUS Z790 EXTREME")
.build();
System.out.println(phone);
}
}记录每一个学习瞬间
原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
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