建造者模式Builder Pattern

模式定义

将一个复杂对象的构建与它的表示分离,一步一步创建一个复杂的对象,使得同样的构建过程可以创建不同的表示

  • 对象创建型模式

模式结构

  • Builder:抽象建造者
  • ConcreteBuilder:具体建造者
    • 只负责实现产品的每个部分的建造,而不关心这些部分以何种方式组成最终产品
  • Director:指挥者
    • 隔离了客户与生产过程
    • 负责控制产品的生成过程
    • 针对抽象建造者编程
    • 客户端通过指挥者类调用建造者的相关方法,返回一个完整的产品对象
  • Product:产品角色

例如,产品角色类定义如下

java 复制代码
public class Product {
    private Object partA;
    private Object partB;
    private Object partC;

    // ignore Getter and Setter of partA
    // ignore Getter and Setter of partB
    // ignore Getter and Setter of partC
}

抽象建造者类代码

java 复制代码
public abstract class Builder {
    protected Product product = new Product();

    public abstract void buildPartA();

    public abstract void buildPartB();

    public abstract void buildPartC();

    public Product getResult() {
        return product;
    }
}

指挥者类的代码

java 复制代码
public class Director {
    private Builder builder;

    public Director(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    public void setBuilder(Builder builder) {
        this.builder = builer;
    }

    public Product construct() {
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB();
        builder.buildPartC();
        return builder.getResult();
    }

}

客户端类调用组装过程代码

java 复制代码
Builder builder = new ConcreteBuilder();
Director director = new Director(builder);
Product product = director.construct();

简化建造者模式

  • 省略抽象建造者角色
    • 如果系统中只需要一个具体建造者的话,可以省略掉抽象建造者
  • 省略指挥者角色
    • 在具体建造者只有一个的情况下,如果抽象建造者角色已经被省略掉,那么还可以省略指挥者角色,让Builder角色扮演指挥者与建造者双重角色

换言之,如果系统中只需要一个具体建造者的话,Builder可以同时承担ConcreteBuilder、Builder、Director的所有职责

实例

实例:KFC套餐

建造者模式可以用于描述KFC如何创建套餐:套餐是一个复杂对象,它一般包含主食(如汉堡、鸡肉卷等)和饮料(如果汁、可乐等)等组成部分,不同的套餐有不同的组成部分,而KFC的服务员可以根据顾客的要求,一步一步装配这些组成部分,构造一份完整的套餐,然后返回给顾客。

模式分析

  • 优点
    • 客户端不必知道产品内部组成的细节,将产品本身与产品的创建过程解耦,使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象
    • 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
    • 可以更加精细地控制产品的创建过程
    • 增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码,指挥者类针对抽象建造者类编程,系统扩展方便
      • 符合开闭原则
  • 缺点
    • 如果产品之间的差异性很大,则不适合使用建造者模式,其使用范围受到一定的限制
    • 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

适用环境

  • 需要生成的产品对象有复杂的内部结构,这些产品对象通常包含多个成员属性
  • 需要生成的产品对象的属性相互依赖,需要指定其生成顺序。
  • 对象的创建过程独立于创建该对象的类
    • 在建造者模式中引入了指挥者类,将创建过程封装在指挥者类中,而不在建造者类中
  • 隔离复杂对象的创建和使用,并使得相同的创建过程可以创建不同的产品
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