建造者模式(Builder Pattern)

1. 为什么要有建造者模式?

靠靠靠,觉得真无聊?请直接往下翻到代码和代码中的注释,看完后在来看学术性的东西吧....

现实中,大兄弟去买汽车,他要关心汽车用的是蓝翔的焊接技术还是绿翔的技术么?不用。他关心的是得到一部完好的汽车;软件开发中也有类似的问题,一个炒鸡复杂的对象,他又N多个属性和方法,但是这些属性和方法不用每个人都去关心,我们关心的是得到相应的对象[建造者模式可以构建不同对象],然后使用它;

2. 建造者模式是什么?
  • 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。
  • 建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象,它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们,用户不需要知道内部的具体构建细节。建造者模式属于对象创建型模式。根据中文翻译的不同,建造者模式又可以称为生成器模式。
3.建造者模式包括什么?

Builder:抽象建造者
ConcreteBuilder:具体建造者
Director:指挥者
Product:产品角色

4. 举个栗子

例子往往可以帮我们很好的理解

例子: 金拱门("小的觉得麦当劳还好听些")买一份快餐,假设由主食(汉堡/鸡肉卷等)和饮料(可乐/橙汁等)组成,根据顾客不同的要求,服务员需要一步一步的构建出不同的套餐,然后返回将套餐返回给顾客;那么我们是顾客,我们点一分快快餐,也就是Product;服务员(Director)知道我们要的快餐类型后交由具体的厨师制作(ConcreteBuilder);最后将一份快餐返还给顾客手中。下面的代码大概就是这样一个流程;

先来个UML图压压惊,有个整体的了解

image.png

//具体套餐【Product:产品角色】
class Meal{
    String food;
    String drink;

    public void setDrink(String drink) {
        this.drink = drink;
    }
    public void setFood(String food) {
        this.food = food;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return food+drink;
    }
}
//【Builder:抽象建造者】
abstract class Builder{
    Meal meal = new Meal();
    //step1 选择主食
    abstract void buildFood();

    //step2 选择饮料
    abstract void buildDrink();

    public Meal getMeal() {
        return meal;
    }
}

//具体的A套餐构建者【ConcreteBuilder:具体建造者】
class ConcreteBuilderA extends Builder{

    void buildFood(){
        meal.setFood("foodA");
    }

    void buildDrink(){
        meal.setDrink("drinkA");
    }

}
//具体的B套餐构建者【ConcreteBuilder:具体建造者】
class ConcreteBuilderB extends Builder{

    void buildFood(){
        meal.setFood("foodB");
    }

    void buildDrink(){
        meal.setDrink("drinkB");
    }

}

//服务员【Director:指挥者】
class Director{
    void construct(Builder builder){
        builder.buildFood();
        builder.buildDrink();
    }
}

//具体实施调用
public class Main{

    public static void main(String[] args) {
        Director director = new Director();
        Builder builder = new ConcreteBuilderA();
        director.construct(builder);
        System.out.println(builder.getMeal());

    }

}


5. 分析
  • 建造者模式的指挥者类Director的作用两个:
  1. 一方面它隔离了客户与生产过程;
  2. 另一方面它负责控制产品的生成过程。指挥者针对抽象建造者编程,客户端只需要知道具体建造者的类型,即可通过指挥者类调用建造者的相关方法,返回一个完整的产品对象
  • 优点:
  1. 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。
  2. 每一个具体建造者都相对独立,而与其他的具体建造者无关,因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者, 用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象 。
  3. 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。
  4. 增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码,指挥者类针对抽象建造者类编程,系统扩展方便,符合“开闭原则”。
  • 缺点
  1. 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。
  2. 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。
  • 适用环境
  1. 需要生成的产品对象有复杂的内部结构,这些产品对象通常包含多个成员属性。
  2. 需要生成的产品对象的属性相互依赖,需要指定其生成顺序。
  3. 对象的创建过程独立于创建该对象的类。在建造者模式中引入了指挥者类,将创建过程封装在指挥者类中,而不在建造者类中。
  4. 隔离复杂对象的创建和使用,并使得相同的创建过程可以创建不同的产品。
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