背景

当一个类的内部数据过于复杂的时候(通常是负责持有数据的类,比如Config、VO、PO、Entity...),要创建的话可能就需要了解这个类的内部结构,还有这些东西是怎么组织装配等一大坨乱七八糟的东西,这个时候就会增加学习成本而且会很混乱,这个时候就想啊想一种什么法子来管理一下这个类中的数据呢,怎么在创建的时候让它按部就班的来,并且代码可读性很好别让我看花了眼啊,我要的东西也能都很好设置进来,这就是Builder模式的应用场景,Builder模式可以将一个类的构建和表示进行分离。

1. 介绍

1.1 什么是构建者模式

创建者模式又叫建造者模式,是将一个复杂的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。创建者模式隐藏了复杂对象的创建过程,它把复杂对象的创建过程加以抽象,通过子类继承或者重载的方式,动态的创建具有复合属性的对象。

1.2 使用场景

  • 隔离复杂对象的创建和使用,相同的方法,不同执行顺序,产生不同事件结果
  • 多个部件都可以装配到一个对象中,但产生的运行结果不相同
  • 产品类非常复杂或者产品类因为调用顺序不同而产生不同作用
  • 初始化一个对象时,参数过多,或者很多参数具有默认值
  • Builder模式不适合创建差异性很大的产品类
  • 产品内部变化复杂,会导致需要定义很多具体建造者类实现变化,增加项目中类的数量,增加系统的理解难度和运行成本
  • 需要生成的产品对象有复杂的内部结构,这些产品对象具备共性;

1.3 主要作用

在用户不知道对象的建造过程和细节的情况下就可以直接创建复杂的对象。

  • 用户只需要给出指定复杂对象的类型和内容;
  • 建造者模式负责按顺序创建复杂对象(把内部的建造过程和细节隐藏起来)

1.4 解决的问题

  • 方便用户创建复杂的对象(不需要知道实现过程)
  • 代码复用性 & 封装性(将对象构建过程和细节进行封装 & 复用)

例子:造汽车 & 买汽车。

  1. 工厂(建造者模式):负责制造汽车(组装过程和细节在工厂内)
  2. 汽车购买者(用户):你只需要说出你需要的型号(对象的类型和内容),然后直接购买就可以使用了
    (不需要知道汽车是怎么组装的(车窗、发动机、车轮、方向盘、座椅等等))

1.5 如何实现

  1. 在Computer 中创建一个静态内部类 Builder,然后将Computer 中的参数都复制到Builder类中。
  2. 在Computer中创建一个private的构造函数,参数为Builder类型
  3. 在Builder中创建一个public的构造函数,参数为Computer中必填的那些参数,cpu 和ram。
  4. 在Builder中创建设置函数,对Computer中那些可选参数进行赋值,返回值为Builder类型的实例
  5. 在Builder中创建一个build()方法,在其中构建Computer的实例并返回

2. 模式原理

2.1 UML类图 & 组成

建造者Uml.png

2.2 模式讲解

指挥者(CarDirector)直接和客户(Client)进行需求沟通;

沟通后指挥者将客户创建产品的需求划分为各个部件的建造请求(Builder);

将各个部件的建造请求委派到具体的建造者(BMWCarBuilder);

各个具体建造者负责进行产品部件的构建;

最终构建成具体产品(Car)。

3. 使用builder模式例子

产品类

//一辆车,有窗户,发动机,轮子和其他部件,construct()方法表示车生产了
public class Car {
    private String window;
    private String engine;
    private String wheel;
    private String[] others;

    public void setWindow(String window) {
        this.window = window;
    }

    public void setEngine(String engine) {
        this.engine = engine;
    }

    public void setWheel(String wheel) {
        this.wheel = wheel;
    }

    public void setOthers(String[] others) {
        this.others = others;
    }

    public void construct() {
        System.out.println("车生产出来了");
    }
}

抽象Builder类

public abstract class Builder {

    public abstract Builder setWindow(String window);

    public abstract Builder setEngine(String engine);

    public abstract Builder setWheel(String wheel);

    public abstract Builder setOthers(String... others);//就是一个String类型的可变长度的数组,固定长度的数组是String[] str={};这样写,可变的就String... str.

    public abstract Car createCar();
}

具体的Builder类,我们叫BMWCarBuilder

public class BMWCarBuilder extends Builder {

    private Car car = new Car();
    /**
     * Build的实现类,里面的方法返回了自身,所以在Client调用完方法后可以继续执行。
     * @param window
     * @return
     */
    @Override
    public Builder setWindow(String window) {
        car.setWindow(window);
        return this;
    }

    @Override
    public Builder setEngine(String engine) {
        car.setEngine(engine);
        return this;
    }

    @Override
    public Builder setWheel(String wheel) {
        car.setWheel(wheel);
        return this;
    }

    @Override
    public Builder setOthers(String... others) {
        car.setOthers(others);
        return this;
    }

    @Override
    public Car createCar() {
        return car;
    }
}

指挥者类(导演类):

public class CarDirector {
    //原来的方法
    private Builder builder = new BMWCarBuilder();

    public void constructorCar(String window,String wheel,String engine,String... others){
        builder.setWindow(window);
        builder.setWheel(wheel);
        builder.setEngine(engine);
        builder.setOthers(others);
        builder.createCar().construct();
    }

    /**
     * 注入扩展
     * @param builder
     */
    public void setBuilder(Builder builder){
        this.builder = builder;
    }

    /**
     * 使用链式调用
     * @param window
     * @param wheel
     * @param engine
     * @param others
     */
    public void linkConstructCar(String window,String wheel,String engine,String... others){
        new BMWCarBuilder()
                .setWindow(window)
                .setWheel(wheel)
                .setEngine(engine)
                .setOthers(others)
                .createCar()
                .construct();
    }

}

用户

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Builder builder = new BMWCarBuilder();
        CarDirector director = new CarDirector();
        director.setBuilder(builder);
        director.linkConstructCar("感应玻璃", "防爆胎轮子", "SS型发动机", "座椅,方向盘");
    }
}
//输出:车生产出来了
  • 根据这个例子可以看出,相比原来的方法,链式调用更加的直观,清晰。
  • 导演类 Director 在 Builder模式中具有很重要的作用,它用于指导具体构建者如何构建产品,控制调用先后次序,并向调用者返回完整的产品类

上面的示例代码只是传入四个参数,如果参数是十个甚至更多,builder 模式的优势将会更加明显,传递参数更加灵活,代码具有更高的可读性.

4. 优缺点比较

优点:

  • 使用建造者模式可以使客户端不必知道产品内部组成的细节。
  • 具体的建造者类之间是相互独立的,这有利于系统的扩展。
  • 具体的建造者相互独立,因此可以对建造的过程逐步细化,而不会对其他模块产生任何影响。

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。

5. 建造者模式与抽象工厂模式的比较:

  • 与抽象工厂模式相比,建造者模式返回一个组装好的完整产品,而抽象工厂模式返回一系列相关的产品,这些产品位于不同的产品等级结构,构成了一个产品族 。
  • 在抽象工厂模式中,客户端实例化工厂类,然后调用工厂方法获取所需产品对象,而在建造者模式中,客户端可以不直接调用建造者的相关方法,而是通过指挥者类来指导如何生成对象,包括对象的组装过程和建造步骤,它侧重于一步步构造一个复杂对象,返回一个完整的对象 。
  • 如果将抽象工厂模式看成汽车配件生产工厂,生产一个产品族的产品,那么建造者模式就是一个汽车组装工厂,通过对部件的组装可以返回一辆完整的汽车
Last modification:October 24th, 2020 at 02:57 pm
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