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一文了解建造者(Builder)模式

老牧童 • • 开发框架 • 阅读 60

一文了解建造者(Builder)模式建造者模式定义：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。 从概念中可以看到2个重要的信息：一是构建和表示是分离的，二是通过同一个构建过程，能获得不同的实例对象。 Product产品类：具体完整的产品。 Builder抽象建造者：规范产品的组件，…

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了解建造者模式？

建造者模式定义：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。

从概念中可以看到2个重要的信息：一是构建和表示是分离的，二是通过同一个构建过程，能获得不同的实例对象。

建造者模式的角色：

  • Product产品类：具体完整的产品。

  • Builder抽象建造者：规范产品的组件，一般是由子类实现实现具体的组建过程。

  • ConcreteBuilder具体建造者：实现抽象类定义的所有方法，并返回一个组建好的对象。

  • Director指挥者：统一组建过程，负责安排已有模块的顺序，然后告诉Builder开始建造。

什么时候需要考虑使用建造者模式？

从建造者模式的定义中，可以看出建造者模式处理的是构建对象的过程，在java中，构建对象涉及到的有构造器和参数。

如果一个对象构建的时候，参数比较多，4个以上，而且参数是可选择的，那么这个时候，就可以考虑使用建造者模式来优化构建对象的过程。

普通的构建过程

现在我们需要一个电脑对象，电脑对象包含主板、内存、cpu、显示器和键盘。其中，主板、内存和cpu是必须的，显示器和键盘是可选的。

public class Computer {
    private String mBoard;
    private String cpu;
    private String ram;
    private String Display;
    private String keyboard;

    public Computer(String mBoard, String cpu, String ram) {
        this.mBoard = mBoard;
        this.cpu = cpu;
        this.ram = ram;
    }

    public void setDisplay(String display) {
        Display = display;
    }

    public void setKeyboard(String keyboard) {
        this.keyboard = keyboard;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Computer{" +
                "mBoard='" + mBoard + '\'' +
                ", cpu='" + cpu + '\'' +
                ", ram='" + ram + '\'' +
                ", Display='" + Display + '\'' +
                ", keyboard='" + keyboard + '\'' +
                '}';
    }

    public static void main(String[] args) {
        Computer hwComp = new Computer("华硕z-01","英特尔-i7","海盗船D01");
        hwComp.setDisplay("华为显示器");
        hwComp.setKeyboard("华为键盘");
        System.out.println(hwComp.toString());
        //Computer{mBoard='华硕z-01', cpu='英特尔-i7', ram='海盗船D01', 
        //Display='华为显示器', keyboard='华为键盘'}

        Computer lenovoComp = new Computer("微星z-01","AMD推土机","三星S02");
        lenovoComp.setDisplay("联想显示器");
        lenovoComp.setKeyboard("联想键盘");
        System.out.println(lenovoComp.toString());
        //Computer{mBoard='微星z-01', cpu='AMD推土机',
        //ram='三星S02', Display='联想显示器', keyboard='联想键盘'}

    }
}

使用普通的构建过程，调用者需要知道构建过程中填入的参数和意义是什么，而且可选的参数也都要自己去设置。如果参数少的情况，还能接受，如果是实际开发，有些对象需要初始化的参数就有7，8个，而且在如果是这么写的话，对象的构造过程是不可控的，完全依赖于开发人员，有可能在运行过程中，对象遗漏了参数导致对象不完整，出现bug。这个时候通过构造者模式来解决这个问题。

如何实现建造者模式？

  1. 首先需要定义一个需要用到的产品，以及产品需要使用到的参数。通过构造函数，指定产品必须定义的参数，可选参数提供对应的set方法。
public   class Computer {
    private String mBoard;
    private String cpu;
    private String ram;
    private String Display;
    private String keyboard;
    public Computer(String mBoard,String cpu,String ram ) {
        this.mBoard = mBoard;
        this.cpu = cpu;
        this.ram = ram;
    }

    public void setDisplay(String display) {
        Display = display;
    }

    public void setKeyboard(String keyboard) {
        this.keyboard = keyboard;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Computer{" +
                "mBoard='" + mBoard + '\'' +
                ", cpu='" + cpu + '\'' +
                ", ram='" + ram + '\'' +
                ", Display='" + Display + '\'' +
                ", keyboard='" + keyboard + '\'' +
                '}';
    }
}
  1. 定义一个Builder对象，规范产品的组件
public abstract class Builder {
    public abstract void buildKeyboard();
    public abstract void buildDisplay();
    public abstract Computer build();
}
  1. 然后通过具体的Builder对象，实现具体的构建过程
public class HuaweiCompBuilder extends Builder {
    private Computer computer;

    public HuaweiCompBuilder(String mBoard, String cpu, String ram) {
        this.computer = new Computer(mBoard,cpu,ram);
    }

    @Override
    public void buildKeyboard() {
        computer.setKeyboard("华为键盘");
    }

    @Override
    public void buildDisplay() {
        computer.setDisplay("华为显示器");
    }

    @Override
    public Computer build() {
        return computer;
    }
}


public class LenovoCompBuilder extends Builder{
    private Computer computer;

    public LenovoCompBuilder(String mBoard, String cpu, String ram) {
        this.computer = new Computer(mBoard,cpu,ram);
    }

    @Override
    public void buildKeyboard() {
        computer.setKeyboard("联想键盘");
    }

    @Override
    public void buildDisplay() {
        computer.setDisplay("联想显示器");
    }

    @Override
    public Computer build() {
        return computer;
    }
}
  1. 最后提供一个Director对象，负责安排构建顺序，统一构建过程。
public class Director {
    public void construct(Builder builder){
        builder.buildDisplay();
        builder.buildKeyboard();
    }
}
  1. 最后，开发人员通过具体的子类，来获取需要的对象
        Builder builder = new HuaweiCompBuilder("华硕z-01","英特尔-i7","海盗船D01");
        Director pcDir = new Director();
        pcDir.construct(builder);
        Computer computer = builder.build();
        //Computer{mBoard='华硕z-01', cpu='英特尔-i7', ram='海盗船D01', 
        //Display='华为显示器', keyboard='华为键盘'}
        System.out.println(computer.toString());


        Builder lenovoCompBuilder = new LenovoCompBuilder("微星z-01","AMD推土机","三星S02");
        Director lenDic = new Director();
        lenDic.construct(lenovoCompBuilder);
        Computer lenComputer = lenovoCompBuilder.build();
        //Computer{mBoard='微星z-01', cpu='AMD推土机', ram='三星S02', 
        //Display='联想显示器', keyboard='联想键盘'}
        System.out.println(lenComputer.toString());

开发人员通过Builder的具体子类，然后通过Director对象实现构建过程，最终通过Builder对象获取构建好的对象。这是传统的建造者模式的实现方法。

一文了解建造者(Builder)模式

简化实现过程

在传统的建造者模式实现过程中，需要通过Director对象来统一组建过程，但其实很多时候调用者本身就知道需要怎么去构建自己想要的对象，所以可以把Director这个角色去掉，简化建造者模式

public class ComputerSim {
    private String mBoard;
    private String cpu;
    private String ram;
    private String display;
    private String keyboard;

    public ComputerSim(Builder builder) {
        this.mBoard = builder.mBoard;
        this.cpu = builder.cpu;
        this.ram = builder.ram;
        this.display = builder.display;
        this.keyboard = builder.keyboard;
    }
    public static class Builder {
        private String mBoard;
        private String cpu;
        private String ram;
        private String display;
        private String keyboard;
        public Builder(String mBoard,String cpu,String ram){
            this.mBoard = mBoard;
            this.cpu = cpu;
            this.ram = ram;
        }
        public Builder setDisplay() {
            this.display = "华为显示器";
            return this;
        }

        public Builder setKeyboard() {
            this.keyboard = "华为键盘";
            return this;
        }
        public ComputerSim build(){
            return new ComputerSim(this);
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "ComputerSim{" +
                "mBoard='" + mBoard + '\'' +
                ", cpu='" + cpu + '\'' +
                ", ram='" + ram + '\'' +
                ", display='" + display + '\'' +
                ", keyboard='" + keyboard + '\'' +
                '}';
    }

    public static void main(String[] args) {
        ComputerSim computerSim = new ComputerSim.Builder("华硕z-01","英特尔-i7",
                "海盗船D01").setDisplay().setKeyboard().build();
        //ComputerSim{mBoard='华硕z-01', cpu='英特尔-i7', 
        // ram='海盗船D01', display='华为显示器', keyboard='华为键盘'}
        System.out.println(computerSim);
    }
}

简化版通过静态内部类的方式，来实现对象的构建，每一步通过返回构造对象，来实现链式引用，简化了实现过程。

总结

建造者模式，统一了复杂对象的构建过程，这在提供统一的服务时尤为明显，在spring、mybatis这些框架中，就有很多建造者模式的应用实例。感兴趣的可以看看在这些框架中，是怎么去应用建造者模式的。

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