设计模式—— 十 一：建造者模式

2020-07-16 13:35:31 浏览数 (2)

什么是建造者模式？

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 same construction 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。

建造者模式的通用类图如图11-1所示

图10-1:模板方法模式通用类图

在建造者模式结构图中包含如下几个角色：

● Builder（抽象建造者）：它为创建一个产品Product对象的各个部件指定抽象接口，在该接口中一般声明两类方法，一类方法是buildPartX()，它们用于创建复杂对象的各个部件；另一 类方法是getResult()，它们用于返回复杂对象。Builder既可以是抽象类，也可以是接口。

●ConcreteBuilder（具体建造者）：它实现了Builder接口，实现各个部件的具体构造和装配方 法，定义并明确它所创建的复杂对象，也可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。

●Product（产品角色）：它是被构建的复杂对象，包含多个组成部件，具体建造者创建该产品 的内部表示并定义它的装配过程。

● Director（指挥者）：指挥者又称为导演类，它负责安排复杂对象的建造次序，指挥者与抽 象建造者之间存在关联关系，可以在其construct()建造方法中调用建造者对象的部件构造与装 配方法，完成复杂对象的建造。客户端一般只需要与指挥者进行交互，在客户端确定具体建 造者的类型，并实例化具体建造者对象（也可以通过配置文件和反射机制），然后通过指挥 者类的构造函数或者Setter方法将该对象传入指挥者类中。

建造者模式的通用源代码也比较简单。

  • Product(产品角色) 在建造者模式的定义中提到了复杂对象，那么什么是复杂对象？简单来说，复杂对象是指那 些包含多个成员属性的对象，这些成员属性也称为部件或零件，如汽车包括方向盘、发动 机、轮胎等部件，电子邮件包括发件人、收件人、主题、内容、附件等部件
代码语言：javascript复制
public class Product { 
	private String partA; //定义部件，部件可以是任意类型
	private String partB; 
	private String partC;
	//省略getter、setter方法
	
}
  • Builder(抽象建造者) 在抽象类Builder中声明了一系列抽象的buildPartX()方法用于创建复杂产品的各个部件，具体 建造过程在ConcreteBuilder中实现，此外还提供了工厂方法getResult()，用于返回一个建造好的完整产品。
代码语言：javascript复制
public abstract class Builder {
	//创建产品对象
	protected Product product=new Product(); 
	public abstract void buildPartA(); 
	public abstract void buildPartB(); 
	public abstract void buildPartC(); //返回产品对象 

	public Product getResult() {
		return product;
	}
}
  • ConcreteBuilder（具体建造者） 在ConcreteBuilder中实现了buildPartX()方法，通过调用Product的setPartX()方法可以给产品对象 的成员属性设值。不同的具体建造者在实现buildPartX()方法时将有所区别，如setPartX()方法 的参数可能不一样，在有些具体建造者类中某些setPartX()方法无须实现（提供一个空实 现）。而这些对于客户端来说都无须关心，客户端只需知道具体建造者类型即可。
代码语言：javascript复制
public class ConcreteProduct extends Builder{

	@Override
	public void buildPartA() {
		//具体实现
	}

	@Override
	public void buildPartB() {
		//具体实现
	}

	@Override
	public void buildPartC() {
         //具体实现
	}

}
  • Director（指挥者） 指挥者类Director主要有两个作用：一方面它隔离 了客户与创建过程；另一方面它控制产品的创建过程，包括某个buildPartX()方法是否被调用 以及多个buildPartX()方法调用的先后次序等。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。在实际生活中也存在类似指挥者一样的角色，如一个客户去购买电脑，电脑销售人员相 当于指挥者，只要客户确定电脑的类型，电脑销售人员可以通知电脑组装人员给客户组装一 台电脑。
代码语言：javascript复制
public class Director {
	private Builder builder;

	public Director(Builder builder) {
		this.builder = builder;
	}

	public void setBuilder(Builder builder) {
		this.builder = builder;
	}
	
	//产品构建与组装方法 
	public Product construct() { 
		builder.buildPartA();
		builder.buildPartB(); builder.buildPartC();
		return builder.getResult();
	}
}

导演类起到封装的作用，避免高层模块深入到建造者内部的实现类。当然，在建造者模 式比较庞大时，导演类可以有多个。

建造者模式优缺点

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。

● 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。

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，例如很多组成部分都不相同，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，增加系统的理解难度和运行成本。

建造者模式的应用场景

  • 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。在建造者模式中通过引入了指挥者类，将创建过 程封装在指挥者类中，而不在建造者类和客户类中。
  • 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。

参考：

【1】：《设计模式之禅》 【2】：《design pattern java》 【3】：《研磨设计模式》

java builder product setter 产品

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