设计模式系列14—建造者模式(Bulider模式)

在软件开发过程中有时需要创建一个复杂的对象,这个复杂对象通常由多个子部件按一定的步骤组合而成。

例如,计算机是由 CPU、主板、内存、硬盘、显卡、机箱、显示器、键盘、鼠标等部件组装而成的,采购员不可能自己去组装计算机,而是将计算机的配置要求告诉计算机销售公司,计算机销售公司安排技术人员去组装计算机,然后再交给要买计算机的采购员。

生活中这样的例子很多,如游戏中的不同角色,其性别、个性、能力、脸型、体型、服装、发型等特性都有所差异;还有汽车中的方向盘、发动机、车架、轮胎等部件也多种多样;每封电子邮件的发件人、收件人、主题、内容、附件等内容也各不相同。

以上所有这些产品都是由多个部件构成的,各个部件可以灵活选择,但其创建步骤都大同小异。

这类产品的创建无法用前面介绍的工厂模式描述,只有建造者模式可以很好地描述该类产品的创建

1 建造者模式的定义与特点

1.1 定义

建造者(Builder)模式的定义:也叫生成器模式,指将一个复杂对象的构造与它的表示分离,使同样的构建过程可以创建不同的表示,这样的设计模式被称为建造者模式。它是将一个复杂的对象分解为多个简单的对象,然后一步一步构建而成。它将变与不变相分离,即产品的组成部分是不变的,但每一部分是可以灵活选择的。

1.2 特点

将一个复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。生成器模式利用一个导演者对象和具体建造者对象一个一个地建造出所有的零件,从而建造出完整的对象。

1.3 结构

建造者(Builder)模式的主要角色如下。

  • 产品角色(Product):它是包含多个组成部件的复杂对象,由具体建造者来创建其各个部件。
  • 抽象建造者(Builder):它是一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口,通常还包含一个返回复杂产品的方法 getResult()。
  • 具体建造者(Concrete Builder):实现 Builder 接口,完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。
  • 指挥者(Director):它调用建造者对象中的部件构造与装配方法完成复杂对象的创建,在指挥者中不涉及具体产品的信息。

其结构图如图所示:
image.png

2 建造者模式的优缺点

2.1 优点

  • 使用生成器模式可以使客户端不必知道产品内部组成的细节。
  • 具体的建造者类之间是相互独立的,对系统的扩展非常有利。
  • 由于具体的建造者是独立的,因此可以对建造过程逐步细化,而不对其他的模块产生任何影响。

2.2 缺点

建造者模式的“加工工艺”是暴露的,这样使得建造者模式更加灵活,也使得工艺变得对客户不透明。

  • 产品的组成部分必须相同,这限制了其使用范围。
  • 如果产品的内部变化复杂,该模式会增加很多的建造者类。

3 建造者模式的使用场景

  • 需要生成一个产品对象有复杂的内部结构。每一个内部成分本身可以是对象,也可以使一个对象的一个组成部分。
  • 需要生成的产品对象的属性相互依赖。建造模式可以强制实行一种分步骤进行的建造过程。
  • 在对象创建过程中会使用到系统中的其他一些对象,这些对象在产品对象的创建过程中不易得到

4 建造者模式的实现

网上有用KFC的例子来描述生成器模式,比较通俗易懂。
假设KFC推出两种套餐:奥尔良鸡腿堡套餐香辣鸡腿堡套餐

  • 奥尔良套餐包括:一个奥尔良鸡腿堡、一个炸鸡翅、一杯雪碧。
  • 鸡腿堡套餐包括:一个香辣鸡腿堡、一份薯条、一杯可乐。

每份套餐都是:主食、副食、饮料。

KFC服务员要根据顾客的要求来提供套餐,那这个需求里面什么是固定的,什么是变化的呢?很明显顾客都是要的套餐,顾客的目的是一样的。 套餐里面都是主食、副食、饮料,这也是固定的。至于主食是什么、副食是什么、饮料是什么,这个是变化的。

在实际的软件开发过程中,有时候面临着“一个复杂对象”的创建工作,其通常由各个部分的子对象采用一定的组合构成,由于需求的变化,这个复杂对象的各个部分或者其子对象经常要变化(例如,鸡腿堡套餐的顾客不喜欢可乐,要换奶茶),但是他们的结构却相对稳定(套餐都得是一份主食,副食及饮料)。当遇到这种场景时,使用生成器模式比较合适。

定义一个产品类:

public class Entity1{...}
public class Entity2{...}
public class Entity3{...}
public class Product{
      Entity1 entity1;
      Entity2 entity2;
      Entity3 entity3;
}

产品类中的各个小模块是不一样的,由他们建造组成产品。

根据具体场景要求,定义n个生成器类:

public interface IBuild{      
    public void createEntity1();      
    public void createEntity2();     
    public void createEntity3();      
    public Product composite();      
    public Product create();    
}
public class BuildProduct implements IBuild{
      Product p = new Product();
      public void createEntity1(){ 
      //p.entity1 = ...  
      }      
      public Product create(){ 
         return composite();
      }  
      ......
}
public class BuildProduct1 implements IBuild{
      Product p = new Product();                       
      public void createEntity1(){ 
                //p.entity1 = ...  
      }  
      ......
}

定义一个指挥者类,统一调度project:

public class Director{ 
     private IBuild build;
     public Director(IBuild build){ 
            this.build = buid;  
      }     
     public Product build(){
           build.create();
      }     
     public static void main(){
         IBuild build = new BuildProduct();
         Director direcotr = new Director(build);
         Prodcut p = director.build();   
      }
}

5 建造者模式的常见问题

建造者(Builder)模式在应用过程中可以根据需要改变,如果创建的产品种类只有一种,只需要一个具体建造者,这时可以省略掉抽象建造者,甚至可以省略掉指挥者角色。

更新时间:2020-08-31 16:24:08

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最后更新:2020-08-31 16:24:08

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