Java設(shè)計(jì)模式之建造者模式

更新時(shí)間：2022年10月11日 09:06:30 作者：tianClassmate

這篇文章介紹了Java設(shè)計(jì)模式之建造者模式，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)。對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

本文由老王家組裝電腦引出——建造者設(shè)計(jì)模式，詳細(xì)介紹建造者模式的基本概念和實(shí)現(xiàn)代碼，為了便于理解建造者模式，我們會(huì)對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的典型案例進(jìn)行介紹。最后對(duì)比工廠模式和建造者模式之間的區(qū)別，讓我們?cè)趯?shí)際使用時(shí)能更加靈活的選擇設(shè)計(jì)模式。

讀者可以拉取完整代碼到本地進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)代碼均測(cè)試通過(guò)后上傳到碼云，本地源碼下載。

一、引出問(wèn)題

老王家需要組裝一臺(tái)筆記本電腦，但是就先買辦公本還是游戲本的問(wèn)題，老王和小王吵了起來(lái)。

因?yàn)槿绻麅膳_(tái)電腦都要，那么采購(gòu)CPU、內(nèi)存.......一系列配件不僅需要專業(yè)的知識(shí)，而且辦公本和游戲本的配置也是不一樣的，對(duì)于老王和小王來(lái)說(shuō)，這都是現(xiàn)實(shí)的復(fù)雜問(wèn)題。就這樣，他們從家一路吵到了電腦店......

售貨員給他們出來(lái)一個(gè)主意，如果將配置電腦這個(gè)活交給一個(gè)專業(yè)的指揮者，然后讓指揮者將采購(gòu)配件交給具體的游戲本和辦公本的的采購(gòu)人員，這樣你們只需要將需要的信息交給指揮者就行了，而無(wú)需關(guān)注采購(gòu)和組裝過(guò)程。

這是老板又出來(lái)補(bǔ)充了一句，為了讓指揮者不依賴具體的采購(gòu)人員，可以將采購(gòu)人員進(jìn)一步抽象出來(lái)。

二、模式概念與使用

實(shí)際上，上面涉及到的問(wèn)題的解決辦法正是設(shè)計(jì)模式中的——建造者模式，也是創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式中的最后一個(gè)。

建造者模式將對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程和表現(xiàn)分離，并且調(diào)用方通過(guò)指揮者調(diào)用方法對(duì)對(duì)象進(jìn)行構(gòu)建，使得調(diào)用方不再關(guān)心對(duì)象構(gòu)建過(guò)程，構(gòu)建對(duì)象的具體過(guò)程可以根據(jù)傳入類型的不同而改變。

老王、小王就相當(dāng)于客戶端調(diào)用方，指揮采購(gòu)電腦的就是調(diào)用方法，他們的最終目的就是構(gòu)建復(fù)雜的對(duì)象（組裝電腦），老王、小王只需要把相關(guān)信息交給指揮者，指揮者直接交給他成品，小王、老王無(wú)需關(guān)心具體的細(xì)節(jié)。

在這個(gè)設(shè)計(jì)模式中包括四個(gè)角色：

產(chǎn)品、建造者、具體建造者、指揮者

在實(shí)際使用中為了簡(jiǎn)化也并不是四個(gè)角色都需要，往往只保留具體的構(gòu)建過(guò)程。

我們以老王組建電腦為例，看具體的實(shí)現(xiàn)代碼：

產(chǎn)品類（電腦）

/**
 * 產(chǎn)品
 * @author tcy
 * @Date 30-07-2022
 */
public class Computer {
    private String CPU;
    private String GPU;
    private String memory;
    private String motherboard;
    private String hardDisk;


    public void setCPU(String CPU) {
        this.CPU = CPU;
    }

    public void setGPU(String GPU) {
        this.GPU = GPU;
    }

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

    public void setMotherboard(String motherboard) {
        this.motherboard = motherboard;
    }

    public void setHardDisk(String hardDisk) {
        this.hardDisk = hardDisk;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "you have a computer:\n" +
                "\t CPU: " + CPU + "\n" +
                "\t GPU: " + GPU + "\n" +
                "\t memory: " + memory + "\n" +
                "\t motherboard: " + motherboard + "\n" +
                "\t hardDisk: " + hardDisk + "\n";
    }
    Computer() {

    }

    Computer(String CPU, String GPU, String memory, String motherboard, String hardDisk) {
        this.CPU = CPU;
        this.GPU = GPU;
        this.memory = memory;
        this.motherboard = motherboard;
        this.hardDisk = hardDisk;
    }
}

抽象建造者：

/**
 * 抽象建造者
 * @author tcy
 * @Date 30-07-2022
 */
public abstract class AbstractComputerBuilder {

    protected Computer computer = new Computer();

    public abstract void CPU();

    public abstract void GPU();

    public abstract void memory();

    public abstract void motherboard();

    public abstract void hardDisk();

    public abstract Computer getComputer();
}

具體建造者1（辦公本組裝者）：

/**
 * 具體建造者2
 * @author tcy
 * @Date 30-07-2022
 */
public class OfficeComputerBuilder extends AbstractComputerBuilder{
    @Override
    public void CPU() {
        computer.setCPU("i7-7700k");
    }

    @Override
    public void GPU() {
        computer.setGPU("GTX 1050 Ti");
    }

    @Override
    public void memory() {
        computer.setMemory("32GB");
    }

    @Override
    public void motherboard() {
        computer.setMotherboard("ASUS  B560M-PLUS");
    }

    @Override
    public void hardDisk() {
        computer.setHardDisk("1TB SSD");
    }

    @Override
    public Computer getComputer() {
        System.out.println("得到了一個(gè)辦公電腦...");
        return computer;
    }
}

具體建造者2（游戲本組裝者）：

/**
 * 具體建造者1
 * @author tcy
 * @Date 30-07-2022
 */
public class GameComputerBuilder extends AbstractComputerBuilder{
    @Override
    public void CPU() {
        computer.setCPU("i9-12900K");
    }

    @Override
    public void GPU() {
        computer.setGPU("RTX 3090 Ti");
    }

    @Override
    public void memory() {
        computer.setMemory("64GB");
    }

    @Override
    public void motherboard() {
        computer.setMotherboard("Z590 AORUS MASTER");
    }

    @Override
    public void hardDisk() {
        computer.setHardDisk("2TB SSD");
    }

    @Override
    public Computer getComputer() {
        System.out.println("得到了一個(gè)游戲電腦...");
        return computer;
    }
}

指揮者：

/**
 * 指揮者
 * @author tcy
 * @Date 30-07-2022
 */
public class Director {
    private AbstractComputerBuilder builder;

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

    public Computer construct() {
        builder.CPU();
        builder.GPU();

        Computer product = builder.getComputer();
        return product;
    }
}

調(diào)用方（老王和小王）：

/**
 * @author tcy
 * @Date 30-07-2022
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        new Director(new GameComputerBuilder()).construct();

        new Director(new OfficeComputerBuilder()).construct();
        }
}

這樣對(duì)于老王(調(diào)用方)來(lái)說(shuō)，他需要辦公本就直接將他需要辦公本告訴指揮者，指揮者去調(diào)用相應(yīng)的采購(gòu)員。老王無(wú)需知道具體的采購(gòu)過(guò)程，小王也同樣適用。

為了讓讀者理解的更加清晰，我們以Jdk、Mybatis、Spring中的典型適用再做介紹和講解。

三、典型應(yīng)用

1、Jdk應(yīng)用及Lombok應(yīng)用

①StringBuilder就是使用的建造者模式。

StringBuilder 類繼承AbstractStringBuilder而我們每次在調(diào)用 append 方法的時(shí)候就是在往 AbstractStringBuilder 類中變量 value 中追加字符。

所以此時(shí) AbstractStringBuilder 就對(duì)應(yīng)抽象建造者，StringBuilder 就是具體的建造者，String 對(duì)象就是我們所需要的產(chǎn)品。

但是此時(shí)我們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn) Director，其實(shí)此時(shí)的 StringBuilder 類同時(shí)也充當(dāng)著 Director 的角色，其 toString() 方法就是返回最終 String 對(duì)象。

②在我們使用Lombok時(shí)在實(shí)體會(huì)加注解 @Builder。

在實(shí)體上加@Builder 實(shí)際上生成了一個(gè)內(nèi)部類，反編譯后我們看內(nèi)部類的具體代碼。

public static Computer.ComputerBuilder builder() {
    return new Computer.ComputerBuilder();
}

public static class ComputerBuilder {
    private String CPU;
    private String GPU;
    private String memory;
    private String motherboard;
    private String hardDisk;

    ComputerBuilder() {
    }
    //鏈?zhǔn)秸{(diào)用----------------start
    public Computer.ComputerBuilder CPU(String CPU) {
        this.CPU = CPU;
        return this;
    }

    public Computer.ComputerBuilder GPU(String GPU) {
        this.GPU = GPU;
        return this;
    }

    public Computer.ComputerBuilder memory(String memory) {
        this.memory = memory;
        return this;
    }

    public Computer.ComputerBuilder motherboard(String motherboard) {
        this.motherboard = motherboard;
        return this;
    }

    public Computer.ComputerBuilder hardDisk(String hardDisk) {
        this.hardDisk = hardDisk;
        return this;
    }
    //鏈?zhǔn)秸{(diào)用----------------end
    public Computer build() {
        return new Computer(this.CPU, this.GPU, this.memory, this.motherboard, this.hardDisk);
    }

    public String toString() {
        return "Computer.ComputerBuilder(CPU=" + this.CPU + ", GPU=" + this.GPU + ", memory=" + this.memory + ", motherboard=" + this.motherboard + ", hardDisk=" + this.hardDisk + ")";
    }
}

靜態(tài)內(nèi)部類實(shí)際上充當(dāng)建造者、指揮者的角色，創(chuàng)建對(duì)象時(shí)直接調(diào)用實(shí)體.builder() 會(huì)生成該對(duì)象然后調(diào)用set鏈?zhǔn)秸{(diào)用賦值。

Computer.ComputerBuilder computerBuilder=Computer.builder();
computerBuilder.CPU("it-9000")
        .memory("500m");

這就大大簡(jiǎn)化了對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程，還可以通過(guò)鏈?zhǔn)秸{(diào)用賦值。

2、Mybatis中的應(yīng)用

MyBatis中的SqlSessionFactoryBuilder使用的建造者模式。

每個(gè)基于 MyBatis 的應(yīng)用都是以一個(gè) SqlSessionFactory 的實(shí)例為核心的。SqlSessionFactory 的實(shí)例可以通過(guò) SqlSessionFactoryBuilder 獲得。

而 SqlSessionFactoryBuilder 則可以從 XML 配置文件或一個(gè)預(yù)先定制的 Configuration 的實(shí)例構(gòu)建出 SqlSessionFactory 的實(shí)例。

SqlSessionFactory 就是Mybatis需要的“產(chǎn)品”，SqlSessionFactoryBuilder就是一個(gè)建造者，從xml配置文件或者Configuration 中取出需要的信息構(gòu)成不用的對(duì)象。

3、Spring中的應(yīng)用

Spring中的BeanDefinitionBuilder

BeanDefinition 是一個(gè)復(fù)雜對(duì)象，通過(guò) BeanDefinitionBuilder 來(lái)創(chuàng)建它。在啟動(dòng)過(guò)程中，會(huì)通過(guò)BeanDefinitionBuilder 來(lái)一步步構(gòu)造復(fù)雜對(duì)象 BeanDefinition，然后通過(guò) getBeanDefinition() 方法獲取 BeanDefinition 對(duì)象。得到 BeanDefinition 后，將它注冊(cè)到 IOC 容器中（存放在 beanDefinitionMap 中）

BeanDefinition 就是需要的“產(chǎn)品”，BeanDefinitionBuilder 就是建設(shè)者。

四、總結(jié)

我們可以看到，工廠模式和建造者模式用屬于創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，最終目的都是創(chuàng)建對(duì)象，那他們之間有什么區(qū)別呢?在實(shí)際運(yùn)用時(shí)又如何選擇呢？

其實(shí)對(duì)比看我們?cè)?a href="http://www.dbjr.com.cn/article/263679.htm" target="_blank">上篇文章、工廠模式的例子，我們舉的例子是老王購(gòu)買產(chǎn)品A、B、C看名字就像是批量生產(chǎn)，而且我們并沒(méi)有說(shuō)構(gòu)建過(guò)程，就像是工廠生產(chǎn)產(chǎn)品一樣。而我們這篇文章舉的例子卻是電腦這么具體且復(fù)雜的產(chǎn)品，且更注重每一步的組裝過(guò)程，看到這我們模模糊糊能感受到他們之間的區(qū)別。

①工廠模式創(chuàng)建對(duì)象無(wú)需分步驟，獲取的產(chǎn)品對(duì)象完全一樣；而建造者模式會(huì)因?yàn)榻ㄔ斓捻樞虿煌瑢?dǎo)致產(chǎn)出的產(chǎn)品不同（比如上面的StringBuilder）；
②建造者模式更適合構(gòu)建復(fù)雜的對(duì)象，可以分步驟逐步充實(shí)產(chǎn)品特性，而工廠模式要求在創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候就需要把所有屬性設(shè)置好；

如果只看概念性東西還是有些蒼白無(wú)力，我們舉一個(gè)典型的Spring中的例子做對(duì)比。

Spring 中的 FactoryBean 接口用的就是工廠方法模式，F(xiàn)actoryBean 是一個(gè)工廠 bean，我們可以通過(guò)實(shí)現(xiàn) FactoryBean 接口并重寫它的 getObject() 方法來(lái)自定義工廠 bean，并自定義我們需要生成的 bean。

Spring 中自身就有很多 FactoryBean 的實(shí)現(xiàn)，他們隱藏了實(shí)例化一些復(fù)雜 bean 的細(xì)節(jié)，調(diào)用者無(wú)需關(guān)注那些復(fù)雜 bean 是如何創(chuàng)建的，只需要通過(guò)這個(gè)工廠 bean 來(lái)獲取就行了！

而BeanDefinition是一個(gè)復(fù)雜且高度個(gè)性化的一個(gè)bean，里面有很多Bean的信息，例如類名、scope、屬性、構(gòu)造函數(shù)參數(shù)列表、依賴的bean、是否是單例類、是否是懶加載等，其實(shí)就是將Bean的定義信息存儲(chǔ)到這個(gè)BeanDefinition相應(yīng)的屬性中，創(chuàng)建過(guò)程使用建造者模式更合適。

結(jié)合典型應(yīng)用，認(rèn)真體會(huì)建造者模式和工廠模式區(qū)別，參考軟件設(shè)計(jì)七大原則在實(shí)際應(yīng)用中更加靈活的使用，不生搬硬套。

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。如果你想了解更多相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)查看下面相關(guān)鏈接

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