建造者模式

什么是建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）是一种对象构建的设计模式，它允许你通过一步一步地构建一个复杂对象，来隐藏复杂对象的创建细节。
这种模式将一个复杂对象的构建过程与其表示过程分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。命名建议以Builder结尾，以达到见名之意。

在建造者模式中，通常包含以下几个角色：

• 产品（Product）：这是最终要创建的对象，它通常包含多个属性，并且可能具有复杂的内部结构。
• 抽象建造者（Builder）：这是一个接口或者抽象类，定义了创建产品所需的方法。这些方法通常是一系列设置产品属性的步骤。
• 具体建造者（ConcreteBuilder）：这个类实现了抽象建造者接口，提供了构建产品的具体实现。它包含了创建产品对象的所有逻辑，并可以一步步地设置产品对象的属性。
• 导演者（Director）：这是一个可选的角色，它负责调用建造者接口中的方法来构建产品对象。导演者可以简化客户端代码，使得客户端无需关心具体的构建步骤。

使用场景

• 当我们要建造一个复杂的产品。比如：手机时。这种复杂产品的创建，需要处理子组件装配的问题。
• 实际开发中，我们所需要的对象构建时也非常复杂，有很多步骤需要处理时。

建造者模式的本质

• 分离了对象子组件的单独构造（有Buider来负责）和装配（有Director负责）。从而可以构造负责的对象。
• 这个模式适用于在某个对象构建过程复杂的情况下使用。
• 由于实现了构建和装配的解耦。不同的构建器，相同的装配，可以做出不同的对象； 相同的构建器，不同的装配顺序也可以做出不同的对象。也就是实现了构建算法、装配算法的解耦，实现了更好的复用。

案例

实现建造华为手机与小米手机

通过静态内部类作为建造者

Phone.java

public class Phone {
    // 机身
    private String fuselage;
    // 摄像头
    private String camera;
    // 系统内核
    private String systemKernel;

    // 私有构造方法，只能通过建造者创建
    private Phone(Builder builder) {
        this.fuselage = builder.fuselage;
        this.camera = builder.camera;
        this.systemKernel = builder.systemKernel;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Phone{" +
                "fuselage='" + fuselage + '\'' +
                ", camera='" + camera + '\'' +
                ", systemKernel='" + systemKernel + '\'' +
                '}';
    }

    // 静态内部类作为建造者
    static class Builder {
        // 机身
        private String fuselage;
        // 摄像头
        private String camera;
        // 系统内核
        private String systemKernel;

        public Builder setFuselage(String fuselage) {
            this.fuselage = fuselage;
            return this;    // 链式调用
        }

        public Builder setCamera(String camera) {
            this.camera = camera;
            return this;    // 链式调用
        }

        public Builder setSystemKernel(String systemKernel) {
            this.systemKernel = systemKernel;
            return this;    // 链式调用
        }

        // 创建手机
        public Phone createPhone(){
            return new Phone(this);
        }
    }
}

Client.java

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone.Builder()
                .setCamera("华为摄像头")
                .setFuselage("华为机身")
                .setSystemKernel("鸿蒙系统")
                .createPhone();
        System.out.println(phone);

        Phone phone2 = new Phone.Builder()
                .setCamera("小米摄像头")
                .setFuselage("小米机身")
                .setSystemKernel("小米系统")
                .createPhone();
        System.out.println(phone2);
    }
}

执行结果：

通过接口实现建造者模式

UML

不使用导演者

Phone.java

public class Phone {
    // 机身
    private String fuselage;
    // 摄像头
    private String camera;
    // 系统内核
    private String systemKernel;

    public void setFuselage(String fuselage) {
        this.fuselage = fuselage;
    }

    public void setCamera(String camera) {
        this.camera = camera;
    }

    public void setSystemKernel(String systemKernel) {
        this.systemKernel = systemKernel;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Phone{" +
                "fuselage=" + fuselage +
                ", camera=" + camera +
                ", systemKernel=" + systemKernel +
                '}';
    }
}

IPhoneBuider.java

// 手机 抽象建造者定义接口
public interface IPhoneBuider {
    // 设置机身
    IPhoneBuider setFuselage(String fuselage);
    // 设置摄像头
    IPhoneBuider setCamera(String camera);
    // 设置系统内核
    IPhoneBuider setSystemKernel(String systemKernel);
    // 返回创建对象
    Phone buildPhone();
}

PhoneBuilder.java

// 建造者具体实现
public class PhoneBuilder implements IPhoneBuider {
    // 定义建造者返回对象
    private Phone phone;
    public PhoneBuilder() {
        // 初始化Phone
        this.phone = new Phone();
    }
    @Override
    public IPhoneBuider setFuselage(String fuselage) {
        phone.setFuselage(fuselage);
        return this;
    }
    @Override
    public IPhoneBuider setCamera(String camera) {
        phone.setCamera(camera);
        return this;
    }
    @Override
    public IPhoneBuider setSystemKernel(String systemKernel) {
        phone.setSystemKernel(systemKernel);
        return this;
    }
    @Override
    public Phone buildPhone() {
        return phone;
    }
}

TestClient2.java

public class TestClient2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建建造具体建造者
        PhoneBuilder phoneBuilder = new PhoneBuilder();

        Phone phone = phoneBuilder
                .setCamera("装配小米摄像头")
                .setFuselage("装配小米机身")
                .setSystemKernel("装配小米系统")
                .buildPhone();

        System.out.println(phone.toString());

    }
}

使用导演者

新增导演者
HuaweiDirector.java

// 华为手机导演者
public class HuaweiDirector {
    // 定义建造者属性
    private IPhoneBuider phoneBuider;

    public HuaweiDirector(IPhoneBuider phoneBuider) {
        this.phoneBuider = phoneBuider;
    }

    public Phone createPhone(){
        Phone phone = phoneBuider.setCamera("装配华为摄像头")
                .setFuselage("装配华为机身")
                .setSystemKernel("装配鸿蒙系统")
                .buildPhone();
        return phone;
    }
}

TestClient.java

public class TestClient {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建建造具体建造者
        PhoneBuilder phoneBuilder = new PhoneBuilder();
        // 创建导演者 传入具体建造者
        HuaweiDirector huaweiDirector = new HuaweiDirector(phoneBuilder);
        // 通过导演者构建手机
        Phone phone = huaweiDirector.createPhone();
        System.out.println(phone.toString());
    }
}

gitee源码

git clone https://gitee.com/dchh/JavaStudyWorkSpaces.git