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设计模式系列—建造者模式

2024-12-03 18:33

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 前言

23种设计模式快速记忆的请看上面第一篇,本篇和大家一起来学习建造者模式相关内容。

模式定义
将一个复杂对象的创建与他的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

用户只需要给出指定复杂对象的类型和内容;

建造者模式负责按顺序创建复杂对象(把内部的建造过程和细节隐藏起来)

解决的问题

  1. 降低创建复杂对象的复杂度
  2. 隔离了创建对象的构建过程 & 表示

从而:

模式组成

  1. 指挥者(Director)直接和客户(Client)进行需求沟通;
  2. 沟通后指挥者将客户创建产品的需求划分为各个部件的建造请求(Builder);
  3. 将各个部件的建造请求委派到具体的建造者(ConcreteBuilder);
  4. 各个具体建造者负责进行产品部件的构建;
  5. 最终构建成具体产品(Product)。

实例说明
实例概况

  1. 中关村老板(Diretor)和小张(Client)进行需求沟通(买来打游戏?学习?看片?)
  2. 了解需求后,电脑城老板将小张需要的主机划分为各个部件(Builder)的建造请求(CPU、主板......)
  3. 指挥装机人员(ConcreteBuilder)去构建组件;
  4. 将组件组装起来成小张需要的电脑(Product)

使用步骤
步骤1:定义具体产品类(Product):电脑

  1. class Computer{ 
  2.  
  3.     //电脑组件的集合 
  4.     private List parts = new ArrayList(); 
  5.  
  6.     //用于将组件组装到电脑里 
  7.     public void Add(String part){ 
  8.         parts.add(part); 
  9.     } 
  10.  
  11.     public void Show(){ 
  12.         for (int i = 0;isize();i++){ 
  13.             System.out.println("组件" + parts.get(i) + "装好了"); 
  14.         } 
  15.         System.out.println("电脑组装完成,请验收"); 
  16.     } 

步骤2:定义组装的过程(Builder):组装电脑的过程

  1. abstract class Builder { 
  2.  
  3.     //第一步:装CPU 
  4.     //声明为抽象方法,具体由子类实现 
  5.     public abstract void  BuildCPU(); 
  6.  
  7.     //第二步:装主板 
  8.     //声明为抽象方法,具体由子类实现 
  9.     public abstract void BuildMainboard(); 
  10.  
  11.     //第三步:装硬盘 
  12.     //声明为抽象方法,具体由子类实现 
  13.     public abstract void BuildHD(); 
  14.  
  15.     //返回产品的方法:获得组装好的电脑 
  16.     public abstract Computer GetComputer(); 

步骤3: 中关村老板委派任务给装机人员(Director)

  1. class Director{ 
  2.     //指挥装机人员组装电脑 
  3.     public void Construct(Builder builder){ 
  4.         builder. BuildCPU(); 
  5.         builder.BuildMainboard(); 
  6.         builder.BuildHD(); 
  7.     } 

步骤4: 创建具体的建造者(ConcreteBuilder):装机人员

  1. class ConcreteBuilder extends Builder{ 
  2.     //创建产品实例 
  3.     Computer computer = new Computer(); 
  4.  
  5.     //组装产品 
  6.     @Override 
  7.     public void  BuildCPU(){ 
  8.         computer.Add("组装CPU"); 
  9.     } 
  10.  
  11.     @Override 
  12.     public void  BuildMainboard() { 
  13.         computer.Add("组装主板"); 
  14.     } 
  15.  
  16.     @Override 
  17.     public void  BuildHD() { 
  18.         computer.Add("组装主板"); 
  19.     } 
  20.  
  21.     //返回组装成功的电脑 
  22.     @Override 
  23.     public  Computer GetComputer(){ 
  24.         return computer; 
  25.     } 

步骤5:客户端调用-小张到电脑城找老板买电脑

  1. public class BuilderPattern { 
  2.  
  3.     public static void main(String[] args) { 
  4.         // 步骤5:客户端调用-小张到电脑城找老板买电脑 
  5.  
  6.         //逛了很久终于发现一家合适的电脑店 
  7.         //找到该店的老板和装机人员 
  8.         Director director = new Director(); 
  9.  
  10.         Builder builder = new ConcreteBuilder(); 
  11.  
  12.         //沟通需求后,老板叫装机人员去装电脑 
  13.         director.Construct(builder); 
  14.  
  15.         //装完后,组装人员搬来组装好的电脑 
  16.         Computer computer = builder.GetComputer(); 
  17.         //组装人员展示电脑给小张看 
  18.         computer.Show(); 
  19.     } 

输出结果

优点

  1. 良好的封装性:建造者对客户端屏蔽了产品内部组成的细节,客户端不用关心每一个具体的产品内部是如何实现的。
  2. 符合开闭原则
  3. 便于控制细节风险:由于建造者是相互独立的,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。

每一个具体建造者都相对独立,而与其他的具体建造者无关,因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者,用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象。

缺点

  1. 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,则不适合使用建造者模式,因此其使用范围受到一定的限制。
  2. 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。

应用场景

  1. 需要生成的对象具有复杂的内部结构
  2. 需要生成的对象内部属性本身相互依赖
  3. 与不可变对象配合使用

与工厂方法模式的区别
建造者模式最主要的功能是基本方法的调用顺序安排,基本方法已经实现,我们可以理解为零件的装配,顺序不同产生的对象也不同;而工厂方法的注重点是创建,创建零件是其主要职责,不关心组装顺序。

源码中的应用

  1. # jdk 
  2. java.lang.StringBuilder 
  3. # Spring源码 
  4. org.springframework.web.servlet.mvc.method.RequestMappingInfo 
  5. org.springframework.beans.factory.support.BeanDefinitionBuilder 
  6. ...... 

StringBuilder源码分析
在jdk中StringBuilder类的实现中,采用建造者模式的思想。具体分析如下:

StringBuilder类继承自AbstractStringBuilder,而AbstractStringBuilder实现了Appendable接口。AbstractStringBuilder虽然是一个抽象类,但是它实现了Appendable接口中的各个append()方法,因此在这里Appendable接口是一个抽象建造者,而AbstractStringBuilder是建造者,只是不能实例化。对于StringBuilder类,它既充当了指挥者角色,同时充当了具体的建造者,建造方法的具体实现是由AbstractStringBuilder完成,StringBuilder继承了AbstractStringBuilder。

Appendable接口

  1. public interface Appendable { 
  2.     Appendable append(CharSequence csq) throws IOException; 
  3.     Appendable append(CharSequence csq, int start, int end) throws IOException; 
  4.     Appendable append(char c) throws IOException; 

AbstractStringBuilder类

  1. abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence { 
  2.   
  3.     char[] value;//The value is used for character storage. 
  4.     int count;//The count is the number of characters used. 
  5.  
  6.     AbstractStringBuilder() { } 
  7.  
  8.     AbstractStringBuilder(int capacity) { 
  9.         value = new char[capacity]; 
  10.     } 
  11.  
  12.     public AbstractStringBuilder append(String str) { 
  13.         if (str == null
  14.             return appendNull(); 
  15.         int len = str.length(); 
  16.         ensureCapacityInternal(count + len); 
  17.         str.getChars(0, len, value, count); 
  18.         count += len; 
  19.         return this; 
  20.     } 
  21.  
  22.     private AbstractStringBuilder appendNull() { 
  23.         int c = count
  24.         ensureCapacityInternal(c + 4); 
  25.         final char[] value = this.value; 
  26.         value[c++] = 'n'
  27.         value[c++] = 'u'
  28.         value[c++] = 'l'
  29.         value[c++] = 'l'
  30.         count = c; 
  31.         return this; 
  32.     } 
  33.  
  34.     private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) { 
  35.         // overflow-conscious code 
  36.         if (minimumCapacity - value.length > 0) { 
  37.             value = Arrays.copyOf(value, 
  38.                     newCapacity(minimumCapacity)); 
  39.         } 
  40.     } 
  41.  
  42.     public void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char dst[], int dstBegin) { 
  43.         if (srcBegin < 0) { 
  44.             throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcBegin); 
  45.         } 
  46.         if (srcEnd > value.length) { 
  47.             throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd); 
  48.         } 
  49.         if (srcBegin > srcEnd) { 
  50.             throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd - srcBegin); 
  51.         } 
  52.         System.arraycopy(value, srcBegin, dst, dstBegin, srcEnd - srcBegin); 
  53.     } 
  54.     // 此次省略...... 
  55.  

StringBuilder类:

  1. public final class StringBuilder extends AbstractStringBuilder implements java.io.Serializable, CharSequence { 
  2.  //虽说是重写,但还是调用的AbstractStringBuilder方法 
  3.    @Override 
  4.     public StringBuilder append(String str) { 
  5.         super.append(str); 
  6.         return this; 
  7.     } 

PS:以上代码提交在 Github :

https://github.com/Niuh-Study/niuh-designpatterns.git

 

 

来源:今日头条内容投诉

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