設計模式系列之建造者模式

作者：狼王 2021-01-21 05:34:14

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建造者模式是一種創建型設計模式，使你能夠分步驟創建復雜對象。該模式允許你使用相同的創建代碼生成不同類型和形式的對象。

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本文轉載自微信公眾號「狼王編程」，作者狼王。轉載本文請聯系狼王編程公眾號。

1、概述

建造者模式是一種創建型設計模式，使你能夠分步驟創建復雜對象。該模式允許你使用相同的創建代碼生成不同類型和形式的對象。

2、適用場景

1)避免重疊構造函數，例如：一個類有很多的屬性，這時候的構造方法需要傳遞很多的參數，為了避免這樣，會重新寫一個相對參數較少的構造方法，但是仍然需要對其他參數進行賦默認值。

2)當需要創建不同的產品類型，此處指比較接近的產品類型，則可以在頂層builder中包含大部分產品屬性的賦值方法。

3、實例

有以下場景，我們分別使用常規方式和建造者模式實現：

當前有一個汽車工廠，可以生產的汽車類型有ordinary，sport。 
除了汽車之外，同樣可以生產汽車的操作手冊manual。 
汽車有以下的屬性： 
1、type 類型 
2、seats 座位數 
3、engine 引擎 
4、GPS 導航 
 
分別實現汽車和手冊的生產過程

不使用建造者模式

分別創建車car和手冊manual，以及其內部的屬性，當前例子中車和手冊是相同的屬性。

@Data 
public class Car { 
 
    private CarType type; 
 
    private int seats; 
 
    private Engine engine; 
 
    private GPS GPS; 
 
    public Car(CarType type, int seats, Engine engine, com.cloud.bssp.designpatterns.builder.withouttdesign.entity.GPS GPS) { 
        this.type = type; 
        this.seats = seats; 
        this.engine = engine; 
        this.GPS = GPS; 
    } 
 
    public void detail() { 
        System.out.println("this is " + type + " car"); 
        System.out.println("the seats is :" + seats); 
        System.out.println("the engine is :" + engine); 
        System.out.println("this GPS is :" + GPS); 
    } 
}

@Data 
public class Manual { 
 
    private CarType type; 
 
    private int seats; 
 
    private Engine engine; 
 
    private GPS GPS; 
 
    public Manual(CarType type, int seats, Engine engine, com.cloud.bssp.designpatterns.builder.withouttdesign.entity.GPS GPS) { 
        this.type = type; 
        this.seats = seats; 
        this.engine = engine; 
        this.GPS = GPS; 
    } 
 
    public void detail() { 
        System.out.println("this is " + type + " car"); 
        System.out.println("the seats is :" + seats); 
        System.out.println("the engine is :" + engine); 
        System.out.println("this GPS is :" + GPS); 
    } 
}

public enum CarType { 
    SPORT,ORDINARY; 
}

/** 
 * 汽車引擎 
 */ 
@Data 
public class Engine { 
 
    /** 
     * 排量 
     */ 
    private final double volume; 
    /** 
     * 里程 
     */ 
    private double mileage; 
 
    public Engine(double volume, double mileage) { 
        this.volume = volume; 
        this.mileage = mileage; 
    } 
}

@Data 
public class GPS { 
    /** 
     * 路線 
     */ 
    private String route; 
 
    public GPS(String route) { 
        this.route = route; 
    } 
}

測試類：

/** 
 * 客戶端 
 */ 
@RunWith(SpringRunner.class) 
@SpringBootTest(classes = TestApplication.class) 
public class TestDemo { 
 
    @Test 
    public void test() { 
        //生產跑車 
        Car sportCar = new Car( 
                CarType.SPORT, 
                2, 
                new Engine(3.0, 0), 
                new GPS("上海東方明珠塔到上海動物園") 
        ); 
        sportCar.detail(); 
        System.out.println("----------------------------------------"); 
        //生產普通汽車 
        Car ordinaryCar = new Car( 
                CarType.ORDINARY, 
                4, 
                new Engine(2.0, 0), 
                new GPS("上海東方明珠塔到上海動物園") 
        ); 
        ordinaryCar.detail(); 
        System.out.println("----------------------------------------"); 
        //生產汽車操作手冊 
        Manual manual = new Manual( 
                CarType.ORDINARY, 
                4, 
                new Engine(2.0, 0), 
                new GPS("上海東方明珠塔到上海動物園") 
        ); 
        manual.detail(); 
        System.out.println("----------------------------------------"); 
    } 
}

結果:

this is SPORT car 
the seats is :2 
the engine is :Engine(volume=3.0, mileage=0.0) 
this GPS is :GPS(route=上海東方明珠塔到上海動物園) 
---------------------------------------- 
this is ORDINARY car 
the seats is :4 
the engine is :Engine(volume=2.0, mileage=0.0) 
this GPS is :GPS(route=上海東方明珠塔到上海動物園) 
---------------------------------------- 
this is ORDINARY car 
the seats is :4 
the engine is :Engine(volume=2.0, mileage=0.0) 
this GPS is :GPS(route=上海東方明珠塔到上海動物園) 
----------------------------------------

使用建造者模式實現

使用建造者模式后，代碼要比上面的方法多了不少：

創建頂層Builder

public interface Builder { 
 
    void setCarType(CarType carType); 
 
    void setSeats(int seats); 
 
    void setEngine(Engine engine); 
 
    void setGPS(GPS gps); 
}

創建實體類，與上面是相同的，這里不重復了。

創建car的builder：

@Data 
public class CarBuilder implements Builder { 
 
    private CarType carType; 
 
    private int seats; 
 
    private Engine engine; 
 
    private GPS GPS; 
 
    public Car getResult() { 
        return new Car(carType, seats, engine, GPS); 
    } 
}

創建汽車操作手冊builder：

@Data 
public class ManualBuilder implements Builder { 
 
    private CarType carType; 
 
    private int seats; 
 
    private Engine engine; 
 
    private GPS GPS; 
 
    public Manual getResult() { 
        return new Manual(carType, seats, engine, GPS); 
    } 
}

創建一個builder管理器：

public class Director { 
 
    public void constructSportsCar(Builder builder) { 
        builder.setCarType(CarType.SPORT); 
        builder.setSeats(2); 
        builder.setEngine(new Engine(3.0, 0)); 
        builder.setGPS(new GPS("上海東方明珠塔到上海動物園")); 
    } 
 
    public void constructOrdinaryCar(Builder builder) { 
        builder.setCarType(CarType.ORDINARY); 
        builder.setSeats(4); 
        builder.setEngine(new Engine(2.0, 0)); 
        builder.setGPS(new GPS("上海東方明珠塔到上海動物園")); 
    } 
}

測試類：

@RunWith(SpringRunner.class) 
@SpringBootTest(classes = TestApplication.class) 
public class TestDemo { 
 
    @Test 
    public void test() { 
        Director director = new Director(); 
        //生產跑車 
        CarBuilder carBuilder = new CarBuilder(); 
        director.constructSportsCar(carBuilder); 
        Car sportCar = carBuilder.getResult(); 
        sportCar.detail(); 
        System.out.println("-----------------------------------"); 
 
        //生產普通汽車 
        director.constructOrdinaryCar(carBuilder); 
        Car ordinaryCar = carBuilder.getResult(); 
        ordinaryCar.detail(); 
        System.out.println("-----------------------------------"); 
 
        //生產汽車操作手冊 
        ManualBuilder manualBuilder = new ManualBuilder(); 
        director.constructOrdinaryCar(manualBuilder); 
        Manual manual = manualBuilder.getResult(); 
        manual.detail(); 
        System.out.println("-----------------------------------"); 
    } 
}

結果：

this is SPORT car 
the seats is :2 
the engine is :Engine(volume=3.0, mileage=0.0) 
this GPS is :GPS(route=上海東方明珠塔到上海動物園) 
----------------------------------- 
this is ORDINARY car 
the seats is :4 
the engine is :Engine(volume=2.0, mileage=0.0) 
this GPS is :GPS(route=上海東方明珠塔到上海動物園) 
----------------------------------- 
this Manual ORDINARY car 
the Manual seats is :4 
the Manual engine is :Engine(volume=2.0, mileage=0.0) 
this GManual PS is :GPS(route=上海東方明珠塔到上海動物園) 
-----------------------------------

4、分析

建造者模式基本有以下幾個角色：

如上面兩種方式的結果顯示，都可以實現生產汽車和汽車手冊。

結果沒什么差異。

在沒使用建造者的方式中：

生產汽車的參數是由客戶端自己指定的，并且需要傳很多的參數，實際工作中可能需要更多的參數，可能有部分參數是不需要的。

使用建造者模式

用戶不需要去具體指定多個參數了，對于客戶端更友好。

builder：將產品new()提出到builder中，提供產品所擁有的屬性設置方法，一類產品都可以使用這個builder進行產品創建。

director：作為builder的管理者，主要控制產品的屬性設置，在這個類中，具體指定除了可以生產的產品的構造，并且對屬性進行賦值，最終返回一個用戶需要的builder。

客戶端調用只需要創建需要的產品類型builder，通過管理者director對builder進行屬性設置，最終客戶端通過調用builder的方法獲取最終需要的產品。

極大程度減少并優化的客戶端的代碼，同時由管理者director限制了產品的種類。

從擴展層層面看：

未使用建造者：增加對應的產品類，客戶端直接new。

使用建造者模式：增加builder，并且在director增加可創建的產品的builder構造。

5、總結

最后總結下上面例子中使用抽象工廠方法的優缺點：

優點：

1)遵守單一原則。

2)不同產品，可復用相同的產品創建流程。

3)簡化客戶端調用方式。去除多參構造的方式。

4)分步驟創建對象。

缺點：

增加多個類，代碼復雜度增加。

責任編輯：武曉燕來源：狼王編程

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