设计模式–builder 模式

说明

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LICENSE GPL-2.0
本文默认已经知道了 builder 模式的使用场景和意义，只分析 builder 模式的实现。
直接通过 demo 讲更清晰。

两种传统的构造实例的方式

我们有一个 Computer 类，属性如下，构造实例时分必须和可选。

public class Computer {// 必须private String cpu;// 必须private String ram;// 可选private int usbCount;// 可选private String keyboard;// 可选private String display;
}

不用 builder 设计模式，通常有两种传统的构造实例的方式：

第一种折叠构造函数模式(telescoping constructor pattern)，即编写多个构造方法，每个构造方法中必须的属性必有，可选属性依次增加：

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;}
}

第二种 JavaBean 模式，就是一堆 getter&setter:

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;}
...
}

两种传统构造实例方式的缺点

可读性差，使用时代码量多。
JavaBean 的 getter&setter 使用时不是原子性的，属性是分步设置的，在构建过程中对象的状态可能发生变化，造成问题。

简化版 builder 模式

为了便于理解，先看简化版 builder 模式。还是要构建一个 Computer 实例，构造实例时属性分必须和可选。

public class Computer {// 必须private String cpu;// 必须private String ram;// 可选private int usbCount;// 可选private String keyboard;// 可选private String display;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{// 必须private String cpu;// 必须private String ram;// 可选private int usbCount;// 可选private String keyboard;// 可选private String display;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
}

在 Computer 中编写一个静态内部类 Builder，然后将 Computer 中的属性都复制到 Builder 类中。
在 Computer 中创建一个 private 的构造函数，入参为 Builder 类型。后面 builder 实例在设置好属性后，会把 builder 实例通过这个构造方法传入，构造出 computer 实例。
在 Builder 中编写一个 public 的构造函数，入参为 Computer 中必须的那些属性，cpu 和 ram。
在 Builder 中编写 setter 方法，对 Computer 中那些可选属性进行赋值，返回值为 Builder 类型的实例。
在 Builder 中编写一个 build 方法，在其中构建 Computer 的实例并返回。

经典的 Builder 模式

上面简化版 builder 模式便于理解，经典的 builder 模式有 4 个角色。

Product 类: 最终要生成的对象，例如 computer 实例。
Builder 抽象类（或使用接口代替）。定义了构建 Product 的构建用抽象方法，其 Builder 实现类需要实现这些构建用方法。还会拥有一个用来返回最终产品的方法 Product getProduct()。
ConcreteBuilder: Builder 的实现类，实现 Builder 的抽象方法，编写此种 Builder 实现的方法。
Director: 决定如何使用 Builder 实现类提供的构建用方法。拥有一个负责组装的方法 void construct(Builder builder)，在这个方法中通过组织并调用 builder 的方法，可以设置 builder。设置完成后，通过 builder 的构建方法 getProduct() 获得最终的产品。

Product 类

public class Computer {// 必须private String cpu;// 必须private String ram;// 可选private int usbCount;// 可选private String keyboard;// 可选private String display;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 + '\'' +'}';}
}

Builder 抽象类

public abstract class ComputerBuilder {public abstract void setUsbCount();public abstract void setKeyboard();public abstract void setDisplay();public abstract Computer getComputer();
}

ConcreteBuilder: Builder 的实现类–苹果电脑 Builder

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;}
}

ConcreteBuilder: Builder 的实现类–联想电脑 Builder

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;}
}

Director

public class ComputerDirector {public void makeComputer(ComputerBuilder builder){builder.setUsbCount();builder.setDisplay();builder.setKeyboard();}
}

使用

首先创建一个 director。
然后创建一个 builder。
接着使用 director 操作 builder，对 builder 进行组装。
builder 组装完毕后，使用 builder 构建方法创建产品实例。

public static void main(String[] args) {// 1ComputerDirector director=new ComputerDirector();// 2ComputerBuilder builder=new MacComputerBuilder("I5处理器","三星125");// 3director.makeComputer(builder);// 4Computer macComputer=builder.getComputer();System.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());
}

输出:

mac computer:Computer{cpu='I5处理器', ram='三星125', usbCount=2, keyboard='苹果键盘', display='苹果显示器'}
lenovo computer:Computer{cpu='I7处理器', ram='海力士222', usbCount=4, keyboard='联想键盘', display='联想显示器'}

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