Java設(shè)計模式之建造者模式

更新時間：2022年10月11日 09:06:30 作者：tianClassmate

這篇文章介紹了Java設(shè)計模式之建造者模式，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)。對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值，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)計模式，詳細(xì)介紹建造者模式的基本概念和實現(xiàn)代碼，為了便于理解建造者模式，我們會對實際應(yīng)用中的典型案例進(jìn)行介紹。最后對比工廠模式和建造者模式之間的區(qū)別，讓我們在實際使用時能更加靈活的選擇設(shè)計模式。

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

一、引出問題

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

因為如果兩臺電腦都要，那么采購CPU、內(nèi)存.......一系列配件不僅需要專業(yè)的知識，而且辦公本和游戲本的配置也是不一樣的，對于老王和小王來說，這都是現(xiàn)實的復(fù)雜問題。就這樣，他們從家一路吵到了電腦店......

售貨員給他們出來一個主意，如果將配置電腦這個活交給一個專業(yè)的指揮者，然后讓指揮者將采購配件交給具體的游戲本和辦公本的的采購人員，這樣你們只需要將需要的信息交給指揮者就行了，而無需關(guān)注采購和組裝過程。

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

二、模式概念與使用

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

建造者模式將對象的創(chuàng)建過程和表現(xiàn)分離，并且調(diào)用方通過指揮者調(diào)用方法對對象進(jìn)行構(gòu)建，使得調(diào)用方不再關(guān)心對象構(gòu)建過程，構(gòu)建對象的具體過程可以根據(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、老王無需關(guān)心具體的細(xì)節(jié)。

在這個設(shè)計模式中包括四個角色：

產(chǎn)品、建造者、具體建造者、指揮者

在實際使用中為了簡化也并不是四個角色都需要，往往只保留具體的構(gòu)建過程。

我們以老王組建電腦為例，看具體的實現(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();
        }
}

這樣對于老王(調(diào)用方)來說，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)的采購員。老王無需知道具體的采購過程，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 方法的時候就是在往 AbstractStringBuilder 類中變量 value 中追加字符。

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

但是此時我們并沒有發(fā)現(xiàn) Director，其實此時的 StringBuilder 類同時也充當(dāng)著 Director 的角色，其 toString() 方法就是返回最終 String 對象。

②在我們使用Lombok時在實體會加注解 @Builder。

在實體上加@Builder 實際上生成了一個內(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)部類實際上充當(dāng)建造者、指揮者的角色，創(chuàng)建對象時直接調(diào)用實體.builder() 會生成該對象然后調(diào)用set鏈?zhǔn)秸{(diào)用賦值。

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

這就大大簡化了對象的創(chuàng)建過程，還可以通過鏈?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。

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

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

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

3、Spring中的應(yīng)用

Spring中的BeanDefinitionBuilder

BeanDefinition 是一個復(fù)雜對象，通過 BeanDefinitionBuilder 來創(chuàng)建它。在啟動過程中，會通過BeanDefinitionBuilder 來一步步構(gòu)造復(fù)雜對象 BeanDefinition，然后通過 getBeanDefinition() 方法獲取 BeanDefinition 對象。得到 BeanDefinition 后，將它注冊到 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)計模式，最終目的都是創(chuàng)建對象，那他們之間有什么區(qū)別呢?在實際運(yùn)用時又如何選擇呢？

其實對比看我們在上篇文章、工廠模式的例子，我們舉的例子是老王購買產(chǎn)品A、B、C看名字就像是批量生產(chǎn)，而且我們并沒有說構(gòu)建過程，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)建對象無需分步驟，獲取的產(chǎn)品對象完全一樣；而建造者模式會因為建造的順序不同，導(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)雜的對象，可以分步驟逐步充實產(chǎn)品特性，而工廠模式要求在創(chuàng)建對象的時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力，我們舉一個典型的Spring中的例子做對比。

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

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

而BeanDefinition是一個復(fù)雜且高度個性化的一個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，其實就是將Bean的定義信息存儲到這個BeanDefinition相應(yīng)的屬性中，創(chuàng)建過程使用建造者模式更合適。

結(jié)合典型應(yīng)用，認(rèn)真體會建造者模式和工廠模式區(qū)別，參考軟件設(shè)計七大原則在實際應(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內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，謝謝大家對腳本之家的支持。如果你想了解更多相關(guān)內(nèi)容請查看下面相關(guān)鏈接

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