深入理解设计模式-建造者模式(生成器模式)
文章目录
- 一、什么是建造者模式
- 二、使用场景
- 三、简单建造者模式
- 四、传统建造者模式
- 结尾
一、什么是建造者模式
建造者模式也称为生成器模式(英文:Builder Pattern),他可以将复杂对象的建造过程抽象出来,使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现的对象。
二、使用场景
当一个类的构造函数参数个数超过4个,而且这些参数有些是可选的参数,考虑使用构造者模式。
当一个类的构造函数参数超过4个,而且这些参数有些是可选的时,我们通常有两种办法来构建它的对象。 例如我们现在有如下一个类计算机类Computer,其中cpu与ram是必填参数,而其他3个是可选参数,那么我们如何构造这个类的实例呢,通常有两种常用的方式:
public class Computer {
private String cpu;//必须
private String ram;//必须
private int usbCount;//可选
private String keyboard;//可选
private String display;//可选
}
常用方式1:折叠构造函数模式(telescoping constructor pattern ),这个我们经常用,如下代码所示
public class Computer {...public Computer(String cpu, String ram) {this(cpu, ram, 0);}public Computer(String cpu, String ram, int usbCount) {this(cpu, ram, usbCount, "罗技键盘");}public Computer(String cpu, String ram, int usbCount, String keyboard) {this(cpu, ram, usbCount, keyboard, "三星显示器");}public Computer(String cpu, String ram, int usbCount, String keyboard, String display) {this.cpu = cpu;this.ram = ram;this.usbCount = usbCount;this.keyboard = keyboard;this.display = display;}
}
常用方式2:Javabean 模式,如下所示
public class Computer {...public String getCpu() {return cpu;}public void setCpu(String cpu) {this.cpu = cpu;}public String getRam() {return ram;}public void setRam(String ram) {this.ram = ram;}public int getUsbCount() {return usbCount;}
...
}
那么这两种方式有什么弊端呢?
第一种主要是使用及阅读不方便。你可以想象一下,当你要调用一个类的构造函数时,你首先要决定使用哪一个,然后里面又是一堆参数,如果这些参数的类型很多又都一样,你还要搞清楚这些参数的含义,很容易就传混了。。。那酸爽谁用谁知道。
第二种方式在构建过程中对象的状态容易发生变化,造成错误。因为那个类中的属性是分步设置的,所以就容易出错。
为了解决这两个痛点,builder模式就横空出世了。
三、简单建造者模式
在Computer 中创建一个静态内部类 Builder,然后将Computer 中的参数都复制到Builder类中。
在Computer中创建一个private的构造函数,参数为Builder类型
在Builder中创建一个public的构造函数,参数为Computer中必填的那些参数,cpu 和ram。
在Builder中创建设置函数,对Computer中那些可选参数进行赋值,返回值为Builder类型的实例
在Builder中创建一个build()方法,在其中构建Computer的实例并返回
代码样例如下:
public class Computer {private final String cpu;//必须private final String ram;//必须private final int usbCount;//可选private final String keyboard;//可选private final String display;//可选private Computer(Builder builder){this.cpu=builder.cpu;this.ram=builder.ram;this.usbCount=builder.usbCount;this.keyboard=builder.keyboard;this.display=builder.display;}public static class Builder{private String cpu;//必须private String ram;//必须private int usbCount;//可选private String keyboard;//可选private String display;//可选public Builder(String cup,String ram){this.cpu=cup;this.ram=ram;}public Builder setUsbCount(int usbCount) {this.usbCount = usbCount;return this;}public Builder setKeyboard(String keyboard) {this.keyboard = keyboard;return this;}public Builder setDisplay(String display) {this.display = display;return this;} public Computer build(){return new Computer(this);}}//省略getter方法
}
Computer computer=new Computer.Builder("因特尔","三星").setDisplay("三星24寸").setKeyboard("罗技").setUsbCount(2).build();
构建者模式是一个非常实用而常见的创建类型的模式(creational design pattern),例如图片处理框架Glide,网络请求框架Retrofit等都使用了此模式。
上面的内容是Builder在Java中一种简化的使用方式,经典的Builder 模式与其有一定的不同,下面介绍传统建造者模式。
四、传统建造者模式
构建者模式UML图如下所示:
如上图所示,builder模式有4个角色。
Product: 最终要生成的对象,例如 Computer实例。
Builder: 构建者的抽象基类(有时会使用接口代替)。其定义了构建Product的抽象步骤,其实体类需要实现这些步骤。其会包含一个用来返回最终产品的方法Product getProduct()。
ConcreteBuilder: Builder的实现类。
Director: 决定如何构建最终产品的算法. 其会包含一个负责组装的方法void Construct(Builder builder), 在这个方法中通过调用builder的方法,就可以设置builder,等设置完成后,就可以通过builder的 getProduct() 方法获得最终的产品。
我们接下来将最开始的例子使用传统方式来实现一遍。
第一步:我们的目标Computer类:
public class Computer {private String cpu;//必须private String ram;//必须private int usbCount;//可选private String keyboard;//可选private String display;//可选public Computer(String cpu, String ram) {this.cpu = cpu;this.ram = ram;}public void setUsbCount(int usbCount) {this.usbCount = usbCount;}public void setKeyboard(String keyboard) {this.keyboard = keyboard;}public void setDisplay(String display) {this.display = display;}@Overridepublic String toString() {return "Computer{" +"cpu='" + cpu + '\'' +", ram='" + ram + '\'' +", usbCount=" + usbCount +", keyboard='" + keyboard + '\'' +", display='" + display + '\'' +'}';}
}
第二步:抽象构建者类
public abstract class ComputerBuilder {public abstract void setUsbCount();public abstract void setKeyboard();public abstract void setDisplay();public abstract Computer getComputer();
}
第三步:实体构建者类,我们可以根据要构建的产品种类产生多了实体构建者类,这里我们需要构建两种品牌的电脑,苹果电脑和联想电脑,所以我们生成了两个实体构建者类。
苹果电脑构建者类
public class MacComputerBuilder extends ComputerBuilder {private Computer computer;public MacComputerBuilder(String cpu, String ram) {computer = new Computer(cpu, ram);}@Overridepublic void setUsbCount() {computer.setUsbCount(2);}@Overridepublic void setKeyboard() {computer.setKeyboard("苹果键盘");}@Overridepublic void setDisplay() {computer.setDisplay("苹果显示器");}@Overridepublic Computer getComputer() {return computer;}
}
联想电脑构建者类
public class LenovoComputerBuilder extends ComputerBuilder {private Computer computer;public LenovoComputerBuilder(String cpu, String ram) {computer=new Computer(cpu,ram);}@Overridepublic void setUsbCount() {computer.setUsbCount(4);}@Overridepublic void setKeyboard() {computer.setKeyboard("联想键盘");}@Overridepublic void setDisplay() {computer.setDisplay("联想显示器");}@Overridepublic Computer getComputer() {return computer;}
}
第四步:指导者类(Director)
public class ComputerDirector {public void makeComputer(ComputerBuilder builder){builder.setUsbCount();builder.setDisplay();builder.setKeyboard();}
}
首先生成一个director (1),然后生成一个目标builder (2),接着使用director组装builder (3),组装完毕后使用builder创建产品实例 (4)。
public static void main(String[] args) {ComputerDirector director=new ComputerDirector();//1ComputerBuilder builder=new MacComputerBuilder("I5处理器","三星125");//2director.makeComputer(builder);//3Computer macComputer=builder.getComputer();//4System.out.println("mac computer:"+macComputer.toString());ComputerBuilder lenovoBuilder=new LenovoComputerBuilder("I7处理器","海力士222");director.makeComputer(lenovoBuilder);Computer lenovoComputer=lenovoBuilder.getComputer();System.out.println("lenovo computer:"+lenovoComputer.toString());
}
可以看到,文章最开始的使用方式是传统builder模式的变种, 首先其省略了director 这个角色,将构建算法交给了client端,其次将builder 写到了要构建的产品类里面,最后采用了链式调用。
结尾
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