建造者模式

建造者模式的定义

建造者模式(Builder Pattern)也叫做生成器模式,其定义如下:Separate the construction of a complex object from its representation so that the sameconstruction process can create different representations.(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。)

建造者模式的通用类图

在建造者模式中,有如下4个角色:

  • Product产品类
    通常是实现了模板方法模式,也就是有模板方法和基本方法,这个参考模板方法模式。例子中的BenzModel和BMWModel就属于产品类。
  • Builder抽象建造者
    规范产品的组建,一般是由子类实现。例子中的CarBuilder就属于抽象建造者。
  • 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对象。例子中的BenzBuilder和BMWBuilder就属于具体建造者。
  • Director导演类
    负责安排已有模块的顺序,然后告诉Builder开始建造,在上面的例子中就是我们的老大,××公司找到老大,说我要这个或那个类型的车辆模型,然后老大就把命令传递给我,我和我的团队就开始拼命地建造,于是一个项目建设完毕了

演示代码

上次我们用模板方法造的车老板很满意,这次又有更艰巨的任务。需求总是无穷无尽的。我们分析一下需求,奔驰、宝马都是一个产品,它们有共有的属性,××公司关心的是单个模型的运行过程:奔驰模型A是先有引擎声音,然后再响喇叭;奔驰模型B是先启动起来,然后再有引擎声音,这才是××公司要关心的。那到我们老大这边呢,就是满足人家的要求,要什么顺序就立马能产生什么顺序的模型出来。我就负责把老大的要求实现出来,而且还要是批量的,也就是说××公司下单订购宝马A车模,我们老大马上就找我“生产一个这样的车模,启动完毕后,喇叭响一下”,然后我们就准备开始批量生产这些模型。由我生产出N多个奔驰和宝马车辆模型,这些车辆模型都有run()方法,但是具体到每一个模型的run()方法中间的执行任务的顺序是不同的,老大说要啥顺序,我就给啥顺序,最终客户买走后只能是既定的模型。好,需求还是比较复杂,我们先一个一个地解决,先从找一个最简单
的切入点——产品类,每个车都是一个产品,如图所示。

生产不同类型车类图

类图比较简单,在CarModel中我们定义了一个setSequence方法,车辆模型的这几个动作要如何排布,是在这个ArrayList中定义的。然后run()方法根据sequence定义的顺序完成指定的顺序动作,与模板方法模式是不是非常类似?

开始加班工作,压榨自己的价值!!

1.车辆模型的抽象类

public abstract class CarModel {
    
    //这个参数是各个基本方法执行的顺序
    private ArrayList<String> sequence = new ArrayList<String>();
    
    /*
     * 模型是启动开始跑了
     */
    protected abstract void start();
    
    //能发动,那还要能停下来,那才是真本事
    protected abstract void stop();
    
    //喇叭会出声音,是滴滴叫,还是哔哔叫
    protected abstract void alarm();
    
    //引擎会轰隆隆的响,不响那是假的
    protected abstract void engineBoom();
    
    //那模型应该会跑吧,别管是人推的,还是电力驱动,总之要会跑
    final public void run() {
        
        //循环一边,谁在前,就先执行谁
        for(int i=0;i<this.sequence.size();i++){
            String actionName = this.sequence.get(i);
            
            if(actionName.equalsIgnoreCase("start")){  //如果是start关键字,
                this.start();  //开启汽车
            }else if(actionName.equalsIgnoreCase("stop")){ //如果是stop关键字
                this.stop(); //停止汽车   
            }else if(actionName.equalsIgnoreCase("alarm")){ //如果是alarm关键字
                this.alarm(); //喇叭开始叫了
            }else if(actionName.equalsIgnoreCase("engine boom")){  //如果是engine boom关键字
                this.engineBoom();  //引擎开始轰鸣
            }
                    
        }
        
    }
    
    //把传递过来的值传递到类内
    final public void setSequence(ArrayList<String> sequence){
        this.sequence = sequence;
    }
}
 

CarModel的设计原理是这样的,setSequence方法是允许客户自己设置一个顺序,是要先启动响一下喇叭再跑起来,还是要先响一下喇叭再启动。对于一个具体的模型永远都固定的,但是对N多个模型就是动态的了。在子类中实现父类的基本方法,run()方法读取sequence,然后遍历sequence中的字符串,哪个字符串在先,就先执行哪个方法。

2. 之后是奔驰模型

public class BenzModel extends CarModel {
 
 
    @Override
    protected void alarm() {
        System.out.println("奔驰车的喇叭声音是这个样子的...");
    }
 
 
    @Override
    protected void engineBoom() {
        System.out.println("奔驰车的引擎室这个声音的...");
    }
 
 
    @Override
    protected void start() {
        System.out.println("奔驰车跑起来是这个样子的...");
    }
 
 
    @Override
    protected void stop() {
        System.out.println("奔驰车应该这样停车...");
    }
 
}

3.接着是 宝马模型

public class Client {
 
    public static void main(String[] args) {
        /*
         * 客户告诉牛叉公司,我要这样一个模型,然后牛叉公司就告诉我老大 说要这样一个模型,这样一个顺序,然后我就来制造
         */
        BenzModel benz = new BenzModel();
        // 存放run的顺序
        ArrayList<String> sequence = new ArrayList<String>();
        sequence.add("engine boom"); // 客户要求,run的时候时候先发动引擎
        sequence.add("start"); // 启动起来
        sequence.add("stop"); // 开了一段就停下来
        // 我们把这个顺序赋予奔驰车
        benz.setSequence(sequence);
        benz.run();
    }
}

4.最后按照用户的要求开始造车了
public class Client {
 
    public static void main(String[] args) {
        /*
         * 客户告诉牛叉公司,我要这样一个模型,然后牛叉公司就告诉我老大 说要这样一个模型,这样一个顺序,然后我就来制造
         */
        BenzModel benz = new BenzModel();
        // 存放run的顺序
        ArrayList<String> sequence = new ArrayList<String>();
        sequence.add("engine boom"); // 客户要求,run的时候时候先发动引擎
        sequence.add("start"); // 启动起来
        sequence.add("stop"); // 开了一段就停下来
        // 我们把这个顺序赋予奔驰车
        benz.setSequence(sequence);
        benz.run();
    }
}

看看结果:

奔驰车的引擎室这个声音的...
奔驰车跑起来是这个样子的...
奔驰车应该这样停车...

我们早的车还可以吧!!哈哈,我就不王婆卖瓜了。。

建造者模式的优点

  • 封装性
    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,如例子中我们就不需要关心每一个具体的模型内部是如何实现的,产生的对象类型就是CarModel。
  • 建造者独立,容易扩展
    BenzBuilder和BMWBuilder是相互独立的,对系统的扩展非常有利。
  • 便于控制细节风险
    由于具体的建造者是独立的,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。

建造者模式的使用场景

  • 相同的方法,不同的执行顺序,产生不同的事件结果时,可以采用建造者模式。
  • 多个部件或零件,都可以装配到一个对象中,但是产生的运行结果又不相同时,则可以使用该模式。
  • 产品类非常复杂,或者产品类中的调用顺序不同产生了不同的效能,这个时候使用建造者模式非常合适。
  • 在对象创建过程中会使用到系统中的一些其他对象,这些对象在产品对象的创建过程中不易得到时,也可以采用建造者模式封装该对象的创建过程。该种场景只能是一个补偿方法,因为一个对象不容易获得,而在设计阶段竟然没有发觉,而要通过创建者模式柔化创建过程,本身已经违反设计的最初目标。

建造者模式的注意事项

建造者模式关注的是零件类型和装配工艺(顺序),这是它与工厂方法模式最大不同的地方,虽然同为创建类模式,但是注重点不同。

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