设计模式(四):建造者模式

设计模式(四):建造者模式
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模式动机

在现实生活中,有很多复杂的对象,拥有很多的组件,例如手机,有显示屏、CPU等;我们使用的时候是一起使用的,但是我们基本上不知道这些部件的实现细节,这时我们可以通过建造者模式对其进行设计和描述,建造者哦是将部件和其组装过程分开,一步一步创建一个复杂的对象,用户只需要指定复杂的类型就可以得到该对象,而无须知道其内部的具体构造细节。

​ 在软件开发中,也存在大量类似汽车一样的复杂对象,它们拥有一系列成员属性,这些成员属性中有些是引用类型的成员对象。而且在这些复杂对象中,还可能存在一些限制条件,如某些属性没有赋值则复杂对象不能作为一个完整的产品使用;有些属性的赋值必须按照某个顺序,一个属性没有赋值之前,另一个属性可能无法赋值等。

​ 由于组合部件的过程很复杂,因此,这些不见得组合过程往往被"外部化"到一个称为建造者的对象里,建造者返还给客户端的是一个已经建造完毕的完整产品对象,而用户无须关心该该对象所包含的属性以及它们的组装方式,这就是建造者模式的模式动机。

模式定义

建造者模式:将一个复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建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。建造者属于对象创建型模式。

模式结构

建造者模式包含如下角色:

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

代码示例

这里我们以生产魅族手机为例,手机主要包含SOC和Screen,有这两个接口,不同的SOC和Screen

下面是具体的实现类:

package cn.edu.hust.builder;

public abstract class SOC {
    public abstract String getName();
}
package cn.edu.hust.builder;

public abstract class Screen {
    public abstract String getName();
}

Soc有MTK和高通,Screen有三星和日本显示:

package cn.edu.hust.builder;

public class MTKSoc extends SOC {
    public String getName() {
        return "MTK";
    }
}
package cn.edu.hust.builder;

public class JDIScreen extends Screen
{
    public String getName() {
        return "JDI";
    }
}

构建者的接口,以后只要实现这个接口可以构建不同的产品

package cn.edu.hust.builder;

public interface Builder {
    Screen builderScreen();
    SOC builderSoc();
    MobilePhone getResult();
}
package cn.edu.hust.builder;

public class ConcreteBuilder implements Builder{
    public Screen builderScreen() {
        return new JDIScreen();
    }

    public SOC builderSoc() {
        return new MTKSoc();
    }

    public MobilePhone getResult() {
        return new Meizu(builderSoc(),builderScreen());
    }
}

当然我们这里的实现类是魅族手机,这里实现MobilePhone接口

package cn.edu.hust.builder;

public abstract class MobilePhone {
    public abstract String getBrand();
}
package cn.edu.hust.builder;

public class Meizu extends MobilePhone
{
    private SOC soc;
    private Screen screen;

    public Meizu(SOC soc, Screen screen) {
        this.soc = soc;
        this.screen = screen;
    }

    public SOC getSoc() {
        return soc;
    }

    public void setSoc(SOC soc) {
        this.soc = soc;
    }

    public Screen getScreen() {
        return screen;
    }

    public void setScreen(Screen screen) {
        this.screen = screen;
    }

    public String getBrand() {
        return "Meizu";
    }
}

产品的具体构建者如下:

package cn.edu.hust.builder;

public class Director {
    private Builder builder;

    //这里指定的建造者不同创建的产品不同
    public Director(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }


    public Builder getBuilder() {
        return builder;
    }

    public void setBuilder(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    public MobilePhone construct()
    {
        return builder.getResult();
    }
}

模式分析

抽象建造者类中定义了产品的创建方法和返回方法;

建造者模式的结构中还引入了一个指挥者类Director,该类的作用主要有两个:一方面它隔离了客户与生产过程;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

在客户端代码中,无须关心产品对象的具体组装过程,只需确定具体建造者的类型即可,建造者模式将复杂对象的构建与对象的表现分离开来,这样使得同样的构建过程可以创建出不同的表现。

模式优点

  • 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。

  • 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 。

  • 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。

  • 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”。

模式缺点

  • 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。

适用环境

在以下情况下可以使用建造者模式:

  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。

原文:https://github.com/oeljeklaus-you/Design-Patterns/blob/master/%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%A8%A1%E5%BC%8F(%E5%9B%9B)%E5%BB%BA%E9%80%A0%E8%80%85%E6%A8%A1%E5%BC%8F.md

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