Java 深入理解創建型設計模式之建造者模式

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1.提出問題

假如說，我們需要建房子:這一過程為打樁、砌墻、封頂。房子有各種各樣的，比如普通房，高樓，別墅，各種房子的過程雖然一樣，但是要求不要相同的.3)請編寫程序，完成需求。

傳統的想法應該就是下面這個類圖的形式。.

那麼這種寫法的優點就是 比較好理解，簡單易操作。

缺點則是：設計的程序結構，過於簡單，沒有設計緩存層對象，程序的擴展和維護不好。也就是說，這種設計方案，把產品(即: 房子)和創建產品的過程(即: 建房子流程)封裝在一起，耦合性增強瞭。

解決方案:  將產品和產品建造過程解耦  =>  建造者模式。

2.什麼是建造者模式？

  • 建造者模式(Builder Pattern〉又叫生成器模式，是一種對象構建模式。它可以將復雜對象的建造過程抽象出來(抽象類別)，使這個抽象過程的不同實現方法可以構造出不同表現（屬性）的對象。
  • 建造者模式是一步一步創建一個復雜的對象，它允許用戶隻通過指定復雜對象的類型和內容就可以構建它們，用戶不需要知道內部的具體構建細節。

而在建造者模式中有四大角色：

  • Product(產品角色):  一個具體的產品對象。
  • Builder(抽象建造者):  創建一個Product對象的各個部件指定的接口/抽象類。
  • ConcreteBuilder(具體建造者)：實現接口，構建和裝配各個部件。
  • Director(指揮者):  構建一個使用Builder接口的對象。它主要是用於創建一個復雜的對象。它主要有兩個作用，一是:  隔離瞭客戶與對象的生產過程，二是:  負責控制產品對象的生產過程。

3.案例代碼

如果說將上面蓋房子的案例使用建造者模式來解決瞭話，那麼類圖就是下面這樣。（四大角色都在其中），House類就是具體的產品（我們要蓋的房子實體），HouseBuilder則是抽象建造者，具體的建造過程不在它內部實現，而是由它下面的幾個子類來完成，這幾個子類就是具體建造者（CommonHouse、HighBuilding），指揮者則是HouseDirector，它來負責產品對象的建造過程（我到底要建造哪種類型的房子）。最後的Client則是我們的測試類。

package com.szh.builder;
 
public class House {
    private String basic;
    private String wall;
    private String roof;
 
    //setter and getter
}
package com.szh.builder;
 
//抽象的建造者
public abstract class HouseBuilder {
 
    protected House house = new House();
 
    //將建造的流程寫好, 抽象的方法
    public abstract void buildBasic();
    public abstract void buildWall();
    public abstract void buildRoof();
 
    //建造房子好， 將產品(房子)返回
    public House buildHouse() {
        return house;
    }
 
}
package com.szh.builder;
 
public class CommonHouse extends HouseBuilder {
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println(" 普通房子打地基5m.... ");
    }
 
    @Override
    public void buildWall() {
        System.out.println(" 普通房子砌墻10cm.... ");
    }
 
    @Override
    public void buildRoof() {
        System.out.println(" 普通房子添加屋頂.... ");
    }
}
package com.szh.builder;
 
public class HighHouse extends HouseBuilder {
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println(" 高樓打地基100m.... ");
    }
 
    @Override
    public void buildWall() {
        System.out.println(" 高樓砌墻20cm.... ");
    }
 
    @Override
    public void buildRoof() {
        System.out.println(" 高樓添加透明屋頂.... ");
    }
}
package com.szh.builder;
 
//指揮者，這裡去指定制作流程，返回產品
public class HouseDirector {
 
    HouseBuilder houseBuilder;
 
    //構造器傳入 houseBuilder
    public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }
 
    //通過setter傳入 houseBuilder
    public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }
 
    //如何處理建造房子的流程，交給指揮者
    public House constructHouse() {
        houseBuilder.buildBasic();
        houseBuilder.buildWall();
        houseBuilder.buildRoof();
        return houseBuilder.buildHouse();
    }
}
package com.szh.builder;
 
public class MainTest {
    public static void main(String[] args) {
        //蓋普通房子
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        //準備創建房子的指揮者
        HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(commonHouse);
        //完成蓋房子，返回產品(普通房子)
        houseDirector.constructHouse();
 
        System.out.println("--------------------------");
 
        //蓋高樓
        HighHouse highHouse = new HighHouse();
        //重置建造者
        houseDirector.setHouseBuilder(highHouse);
        //完成蓋房子，返回產品(高樓)
        houseDirector.constructHouse();
    }
}

3.JDK中的建造者模式

我們來看StringBuilder這個類，以及它的父類，父類實現的相關接口。

  • Appendable接口定義瞭多個append方法(抽象方法)，即Appendable為抽象建造者，定義瞭抽象方法。
  • AbstractStringBuilder實現瞭Appendable接口方法，這裡的 AbstractStringBuilder已經是建造者，隻是不能實例化。
  • StringBuilder即充當瞭指揮者角色，同時充當瞭具體的建造者，建造方法的實現是由AbstractStringBuilder 完成，而 StringBuilder 繼承瞭AbstractStringBuilder。

4.建造者模式總結

  • 客戶端(使用程序)不必知道產品內部組成的細節，將產品本身與產品的創建過程解耦，使得相同的創建過程可以創建不同的產品對象。
  • 每一個具體建造者都相對獨立，而與其他的具體建造者無關，因此可以很方便地替換具體建造者或增加新的具體建造者，用戶使用不同的具體建造者即可得到不同的產品對象。
  • 可以更加精細地控制產品的創建過程。將復雜產品的創建步驟分解在不同的方法中，使得創建過程更加清晰，也更方便使用程序來控制創建過程。
  • 增加新的具體建造者無須修改原有類庫的代碼，指揮者類針對抽象建造者類編程，系統擴展方便，符合“開閉原則”。
  • 建造者模式所創建的產品一般具有較多的共同點，其組成部分相似，如果產品之間的差異性很大，則不適合使用建造者模式，因此其使用范圍受到一定的限制。
  • 如果產品的內部變化復雜，可能會導致需要定義很多具體建造者類來實現這種變化，導致系統變得很龐大，因此在這種情況下，要考慮是否選擇建造者模式。
  • 抽象工廠模式實現對產品傢族的創建，一個產品傢族是這樣的一系列產品:具有不同分類維度的產品組合，采用抽象工廠模式不需要關心構建過程，隻關心什麼產品由什麼工廠生產即可。而建造者模式則是要求按照指定的藍圖建造產品，它的主要目的是通過組裝零配件而產生一個新產品。

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