设计模式 建造者模式的写法及分析

设计模式分类

1. 创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。
2. 结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。
3. 行为型模式：模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式(Interpreter 模式)、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。

首先来看一个需求：

• 需要建房子：这一过程为打桩、 砌墙、封顶
• 房子有各种各样的，比如普通房，高楼，别墅，各种房子的过程虽然-样，但是要求不要相同的。

传统方式

UML类图

代码实现

public class BuilderClient {
	public static void main(String[] args) {
		CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
		commonHouse.build();
	}
}
//抽象房子基类
abstract class AbstractHouse {
	//打地基
	public abstract void buildBasic();
	//砌墙
	public abstract void buildWalls();
	//封顶
	public abstract void roofed();
	
	public void build() {
		buildBasic();
		buildWalls();
		roofed();
	}
}
// 普通房子实现类
class CommonHouse extends AbstractHouse {
	@Override
	public void buildBasic() {
		System.out.println("普通房子打地基");
	}

	@Override
	public void buildWalls() {
		System.out.println("普通房子砌墙");
	}

	@Override
	public void roofed() {
		System.out.println("普通房子封顶");
	}
}
           

分析

优点：比较好理解，简单易操作。

缺点：设计的程序结构，过于简单，没有设计缓存层对象，程序的扩展和维护不好.也就是说，这种设计方案，把产品(即：房子)和创建产品的过程(即：建房子流程)封装在一起，耦合性增强了

改进思路

将产品和产品建造过程解耦=>建造者模式。

建造者模式

建造者模式(Builder Pattern)又叫生成器模式，是一种对象构建模式。它可以将复杂对象的建造过程抽象出来(抽象类别)，使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现(属性)的对象。.

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。

四种角色

• Product (产品角色)：一个具体的产品对象。
• Builder (抽象建造者)：创建一个Product对象的各个部件指定的接口/抽象类。
• ConcreteBuilder (具体建造者)：实现接口，构建和装配各个部件。
• Director (指挥者)：构建一一个使用Builder接口的对象。它主要是用于创建一个复杂的对象。它主要有两个作用，一是隔离了客户与对象的生产过程，二是负责控制产品对象的生产过程。

UML类图

应用到项目UML类图

代码实现

public class BuilderClient {
	public static void main(String[] args) {
		// 构造普通房子
		CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
		HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(commonHouse);
		House constrcutCommonHouse = houseDirector.constrcutHouse();
		System.out.println(constrcutCommonHouse);
		
		//构造高楼
		HighBuilding highBuilding = new HighBuilding();
		houseDirector.setHouseBuilder(highBuilding);
		House constrcutHighBuilding= houseDirector.constrcutHouse();
		System.out.println(constrcutHighBuilding);
		
	}
}
// 产品
class House {
	private String basic;	//地基
	private String wall;	//墙
	private String roof;	//房顶
	public String getBasic() {
		return basic;
	}
	public void setBasic(String basic) {
		this.basic = basic;
	}
	public String getWall() {
		return wall;
	}
	public void setWall(String wall) {
		this.wall = wall;
	}
	public String getRoof() {
		return roof;
	}
	public void setRoof(String roof) {
		this.roof = roof;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "House [basic=" + basic + ", wall=" + wall + ", roof=" + roof + "]";
	}
}
//抽象建造者
abstract class HouseBuilder {
	House house = new House();
	// 建造流程抽象
	public abstract void buildBasic();
	public abstract void buildWall();
	public abstract void roofed();
	// 构建返回对象
	public House build() {
		return house;
	}
}
//普通房子
class CommonHouse extends HouseBuilder {

	@Override
	public void buildBasic() {
		System.out.println("普通房子地基");
		house.setBasic("普通房子地基");
	}

	@Override
	public void buildWall() {
		System.out.println("普通房子砌墙");
		house.setWall("普通房子墙");
	}

	@Override
	public void roofed() {
		System.out.println("普通房子屋顶");
		house.setWall("普通房子屋顶");
	}
}
//高楼
class HighBuilding extends HouseBuilder {

	@Override
	public void buildBasic() {
		System.out.println("高楼地基");
		house.setBasic("高楼地基");
	}

	@Override
	public void buildWall() {
		System.out.println("高楼砌墙");
		house.setWall("高楼墙");
	}

	@Override
	public void roofed() {
		System.out.println("高楼屋顶");
		house.setWall("高楼屋顶");
	}
}
// 指挥者，制定制作流程，返回产品
class HouseDirector {
	
	HouseBuilder houseBuilder = null;

	// 构造器传入 houseBuilder
	public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
		this.houseBuilder = houseBuilder;
	}
	// 通过 setter 传入 houseBuilder
	public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {
		this.houseBuilder = houseBuilder;
	}
	
	// 构建房子过程
	public House constrcutHouse() {
		houseBuilder.buildBasic();
		houseBuilder.buildWall();
		houseBuilder.roofed();
		return houseBuilder.build();
	}
}
           

源码使用

java 中 StringBuilder 使用到了建造者模式，但是他的每个类可能没有我们所划分的那么详细。

Appendable 接口：定义了多个append方法(抽象方法)，即Appendable为抽象建造者，定义了抽象方法

AbstractStringBuilder：实现了Appendable 接口方法，这里的AbstractStringBuilder 已经是建造者， 只是不能实例化

StringBuilder：即充当了指挥者角色，同时充当了具体的建造者，建造方法的实现是由 AbstractStringBuilder 完成，而StringBuilder 继承了AbstractStringBuilder

注意事项和细节说明

1. 客户端(使用程序)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”
5. 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。
6. 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，因此在这种情况下，要考虑是否选择建造者模式。

抽象工厂模式VS建造者模式

抽象工厂模式实现对产品家族的创建，一个产品家族是这样的一系列产品：具有不同分类维度的产品组合，采用抽象工厂模式不需要关心构建过程，只关心什么产品由什么工厂生产即可。而建造者模式则是要求按照指定的蓝图建造产品，它的主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品