java设计模式-Builder建造者模式

在实际开发过程中,我们可能遇到过这么一个问题:创建一个比较复杂的对象的时候,它有特别多的属性,比如需要创建一个电脑对象,我们就需要设置例如主板、显卡、内存、显示器、鼠标、键盘等等一系列的值。可能比较常规的做法如下:

public class Computer {
    private String graphics;
    private String memory;
    private String cpu;
    private String os;
    
    public Computer(String graphics,String memory,String cpu,String os) {
        this.graphics = graphics;
        this.memory = memory;
        this.cpu = cpu;
        this.os = os;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Computer c = new Computer("NVIDA 980","8G","I7","WINDOWS");
    }
}

看起来挺正常的。
但实际上我们要组建一台电脑肯定不是这么简单的,可能我们要先有一个主板,再按照顺序将内存、显卡、cpu、风扇等一些部件添加上去,然后是外设,最后还需要操作系统。
如何我们需要创建一个电脑对象,通过在构造方法里面传递参数肯定是不行的,既然这样干脆加上setter方法吧。

public class Computer {
    private String board;
    private String cpu;
    private String memory;
    private String fan;
    private String os;

    public void setBoard(String board) {
        this.board = board;
    }

    public void setCpu(String cpu) {
        this.cpu = cpu;
    }

    public void setMemory(String memory) {
        this.memory = memory;
    }

    public void setFan(String fan) {
        this.fan = fan;
    }

    public void setOs(String os) {
        this.os = os;
    }
}

但是这样又有一个问题,我们创建电脑的时候需要指定一个顺序,这又如何做呢?
所以使用builder模式能够解决我们的问题。

Builder模式的类图

builder.png

在builder模式中主要有4种角色:

  • Product类:产品抽象类。
  • Builder:抽象的Builder类,定义了产品的组建行为。
  • ConcreteBuilder:具体的builder实现类
  • Director:组建产品的过程

当我们需要创建的产品由多个部件组成的时候,不同的组建顺序可能导致创建的产品不同,这时候使用builder模式是非常合适。
我们还是以创建电脑对象来说明builder模式是怎么使用的。

抽象产品类:

public abstract class Computer {

    private String board;
    private String cpu;
    private String memory;
    private String fan;
    private String os;

    public void setBoard(String board) {
        this.board = board;
    }

    public void setCpu(String cpu) {
        this.cpu = cpu;
    }

    public void setMemory(String memory) {
        this.memory = memory;
    }

    public void setFan(String fan) {
        this.fan = fan;
    }

    public void setOs(String os) {
        this.os = os;
    }

    public abstract void open();

}

产品类:

public class MacComputer extends Computer {
    @Override
    public void open() {
        System.out.println("open IOS system");
    }
}

public class LenovoComputer extends Computer {

    @Override
    public void open() {
        System.out.println("open windows system");
    }
}

抽象build类:

public abstract class Builder {

    public abstract void buildBoard(String board);
    public abstract void buildMemory(String memory);
    public abstract void buildCPU(String cpu);
    public abstract void buildFan(String fan);
    public abstract void buildOs();
    public abstract Computer create();
}

具体build类:

public class MacBuilder extends Builder {
    Computer computer = new LenovoComputer();

    @Override
    public void buildBoard(String board) {
        computer.setBoard(board);
    }

    @Override
    public void buildMemory(String memory) {
        computer.setMemory(memory);
    }

    @Override
    public void buildCPU(String cpu) {
        computer.setCpu(cpu);
    }

    @Override
    public void buildFan(String fan) {
        computer.setFan(fan);
    }

    @Override
    public void buildOs() {
        computer.setOs("IOS");
    }

    @Override
    public Computer create() {
        return computer;
    }
}

public class LenovoBuilder extends Builder {
    Computer computer = new LenovoComputer();

    @Override
    public void buildBoard(String board) {
        computer.setBoard(board);
    }

    @Override
    public void buildMemory(String memory) {
        computer.setMemory(memory);
    }

    @Override
    public void buildCPU(String cpu) {
        computer.setCpu(cpu);
    }

    @Override
    public void buildFan(String fan) {
        computer.setFan(fan);
    }

    @Override
    public void buildOs() {
        computer.setOs("Windows");
    }

    @Override
    public Computer create() {
        return computer;
    }
}

组建类:

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

    public void construct(String board,String cpu,String memory,String fan) {
        builder.buildBoard(board);
        builder.buildCPU(cpu);
        builder.buildMemory(memory);
        builder.buildFan(fan);
        builder.buildOs();
    }
}

测试类:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Builder lenovoBuilder = new LenovoBuilder();
        Director lenovoDirector = new Director(lenovoBuilder);
        lenovoDirector.construct("主板1","I7","8G","美的");
        Computer lenovoComputer = lenovoBuilder.create();

        Builder macBuilder = new MacBuilder();
        Director macDirector = new Director(macBuilder);
        macDirector.construct("主板2","I7","5G","奥克斯");
        Computer macComputer = macBuilder.create();

        lenovoComputer.open();
        macComputer.open();
    }
}

在实际开发中,builder模式也出现了一种变种写法,builder同时容纳了build类本身的功能和Director功能。我们将上面的代码修改一下:

public class LenovoComputer extends Computer {

    @Override
    public void open() {
        System.out.println("open windows system");
    }

    public static class Builder{
        private String board;
        private String cpu;
        private String memory;
        private String fan;
        private String os;

        public Builder setBoard(String board) {
            this.board = board;
            return this;
        }

        public Builder setCpu(String cpu) {
            this.cpu = cpu;
            return this;
        }

        public Builder setMemory(String memory) {
            this.memory = memory;
            return this;
        }

        public Builder setFan(String fan) {
            this.fan = fan;
            return this;
        }

        public Builder setOs(String os) {
            this.os = os;
            return this;
        }

        public Computer create() {
            Computer c = new LenovoComputer();
            c.setBoard(board);
            c.setMemory(memory);
            c.setCpu(cpu);
            c.setFan(fan);
            c.setOs(os);
            return c;
        }
    }
}

Builder以一个内部类的形式存在,产品的创建行为和创建过程都在builder中完成了,这种写法方式相比标准的builder模式来说更加的简洁了。

所以我们在开发的时候使用设计模式时需要灵活的变通,不要死死的按照标准的模式来开发。

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