设计模式01 创建型模式 - 建造者模式(Build Pattern)
参考
1. Builder Design Pattern | Youtube
2. 建造者模式(Builder和Director)| 博客园
建造者模式(Builder Pattern)
将一个复杂对象的构建与表示分离,使得同样的构建过程可以不同的表示。
通常,在建造者Builder中包含多个不同的属性(基本类型或者别的类对象),这些属性由Builder的方法构建,由Director来组装出一种产品Product。 也就是说,Builder Pattern的目的是为了构建一个或多个Product,不同的构建过程可以表示不同Product。每一个Builder至少代表了一种不同属性的组合,以组装成产品。
组成
Builder | 为创建一个Product对象的各个部件指定的抽象接口 |
ConcreteBuilder |
实现Builder接口,构造和装配Product产品的各个部件; 定义并明确所创建的表示; 提供一个获取Product的接口。 |
Director | 构造一个使用Builder接口对象 |
Product |
被构造的复杂对象; 由ConcreteBuilder内部表示和定义它的装配过程; 包含了组成部件/属性的类,包括将这些部件装配成最终产品的接口。 |
适用场景
[参考1~2]:建造者模式用于创建的Product对象,由其他多个对象组成。
1)当你想建造的对象由其他对象(称为部件)组成;
2)当你想这些组件的创建独立于主要对象;
3)隐藏来自client的部分的创建,以至于这部分和创建对象是相互独立的;
4)建造者知道细节,并且别人不知道;
通俗讲,当自己想创建的对象由多个其他类对象组成,并且希望自己创建的对象独立于其他对象的创建,用户不必知道创建这个对象的细节,只需要指定特定Builder来负责建造组件、Director负责何时组装以及如何组装即可。
特点
1) 分步构建一个复杂对象。Product通常由别的多个不同的子对象组成,builder提供构建接口和获取最终产品对象的接口。
2) 支持多种构建表示。Builder模式封装了构建的过程,用户只需传入关心的参数和必须的参数,而不用关心复杂的构建过程,就能创建出不同的表示。
3) 将部件的创建和部件的组装方式解耦,部件类型和部件装配方式互不影响。
缺点
1) 不适合包含同类别子对象的Product创建,如组合模式;
2) 当Product增加部件时,可能会导致Builder及其子类, Director的大量修改;
与工厂模式,抽象工厂比较
工厂模式:提供统一的抽象接口,让子类决定实例化哪一个类,使对象的初始化延迟到子类进行。
抽象工厂:为创建一组相关或者相互依赖的对象提供一个接口,而无需指定他们具体的类。
1. 建造者 vs 工厂模式
工厂模式通常只生产一种产品,而且产品之间没有必然联系。侧重于表示接口和Product之间的关系。
建造者模式可以产生一种或多种产品表示,不同的构建过程可以表示不同Product。侧重于用多个部件构建复杂产品表示的过程。
2. 建造者 vs 抽象工厂
抽象工厂往往产出多个Product,并且Product之间存在一定关联或依赖关系。每个具体Product要求用工厂来创建。抽象工厂的具体工厂生产产品,可以用Builder模式来创建。侧重于表示一组方案。
建造者模式通常产生1个产品,不同的构建过程有不同的Product表示。侧重于表示1个复杂产品的构建的过程。
通用类图
Figure1 Builder Pattern通用类图
demo
下面这个例程跟网上流传的“造人”"造船"例程很像,能体现Builder模式的基本特点,“将对象的创建与表示分离”。但是有一个缺点,就是一个Builder只能生产一种产品对象,因为产品组件在Builder中的创建已经固化了,当需要添加一种对象时,就需要添加一种Builder。
[参考1] Client要创建Robot,就需要通过RobotBuilder创建OldStyleRobotBuilder,然后再创建RobotEngineer(Robot工程师),在RobotEngineer通过RobotPlan(Robot设计)创建Robot对象。创建过程如Figure2.
Figure2 Client创建Robot过程
Figure3 demo的UML类图
代码
1. 创建Robot接口RobotPlan,定义各属性设置的公共方法
RoboPlan.java
public interface RobotPlan { public void setHead(String head); public void setTorso(String torso); public void setArms(String arms); public void setLegs(String legs);
}
2.定义Robot,实现RobotPlan接口,这里的几个属性用String类型
Robot.java
public class Robot implements RobotPlan {
private String head;
private String torso;
private String arms;
private String legs; @Override
public void setHead(String head) { this.head = head; } public String getHead() { return head; } @Override
public void setTorso(String torso) { this.torso = torso; } public String getTorso() { return torso; } @Override
public void setArms(String arms) { this.arms = arms; } public String getArms() { return arms; } @Override
public void setLegs(String legs) { this.legs = legs; } public String getLegs() { return legs; }
}
3.定义Robot的Builder 接口RobotBuilder,声明构建Robot子对象/属性的公共方法,读取Robot的方法
RobotBuilder.java
public interface RobotBuilder { public void buildHead(); public void buildTorso(); public void buildArms(); public void buildLegs(); public Robot getRobot();
}
4.定义OldStyleRobotBuilder,实现接口RobotBuilder,负责具体构建Robot的子对象/属性
OldStyleRobotBuilder.java
/* 将robot各子部件固化到builder中 */
public class OldStyleRobotBuilder implements RobotBuilder { private Robot robot; public OldStyleRobotBuilder(){
robot = new Robot();
} @Override
public void buildHead() {
robot.setHead("Tin Head");
} @Override
public void buildTorso() {
robot.setTorso("Tin Torso");
} @Override
public void buildArms() {
robot.setArms("Blowtorch Arms");
} @Override
public void buildLegs() {
robot.setLegs("Roller Legs");
} @Override
public Robot getRobot() {
return robot;
} }
5. 定义Director RobotEngineer,指导RobotBuilder构建Robot
RobotEngineer.java
/* 指导RobotBuilder构建Robot*/
public class RobotEngineer {
private RobotBuilder robotBuilder; public RobotEngineer (RobotBuilder robotBuilder){
this.robotBuilder = robotBuilder;
} public void makeRobot(){
robotBuilder.buildHead();
robotBuilder.buildTorso();
robotBuilder.buildArms();
robotBuilder.buildLegs(); // 另外一种方式是在此处创建Robot, 然后将build构建的结果复制给Robot
} public Robot getRobot(){
return robotBuilder.getRobot();
}
}
6. RobotBuilderDemo(Client)测试例程
1) 第一步是创建RobotBuilder具体对象
2) 第二步是创建Director RobotEngineer,用于指导构建Robot
3) 第三步是制造/组装Robot
4) 第四步是测试组装的Robot属性
public class RobotBuilderDemo { public static void main(String[] args){
RobotBuilder robotBuilder = new OldStyleRobotBuilder();
RobotEngineer robotEngineer = new RobotEngineer(robotBuilder);
robotEngineer.makeRobot(); Robot robot = robotEngineer.getRobot();
System.out.println("Robot build component:");
System.out.println("Robot Head: "+robot.getHead());
System.out.println("Robot Torso: "+robot.getTorso());
System.out.println("Robot Arms:"+robot.getArms());
System.out.println("Robot Legs:"+robot.getLegs());
}
}
7. 运行结果
总结
1. 产品的参数往往由外部Client来决定,因此可以将Builder中构建Product属性的方法设为由外部参数决定。
例如,public void buildHead(); 可修改为public void buildHead(String head)
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