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11-1:建造者模式通用类图

设计模式—— 十一 :建造者模式_建造者模式


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
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。
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。
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。
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。




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参考:

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