7. 設計模式-建造者模式

設計模式-建造者模式

1. 通過案例引入建造者模式

蓋房項目需求

1. 需要建房子：我們簡化這一過程爲打樁、砌牆、封頂。
2. 房子有各種各樣的，比如普通房，高樓，各種房子的過程雖然一樣，但是要求不要相同的。

傳統方式解決蓋房需求

AbstractHouse

/**
 * @Date 2020/6/14 10:51
 * @Version 10.21
 * @Author DuanChaojie
 */
public abstract class AbstractHouse {

    // 打地基
    public abstract void buildBasic();

    // 砌牆
    public abstract void buildWalls();

    // 封頂
    public abstract void roofed();

    public void build(){
        buildBasic();
        buildWalls();
        roofed();
    }

}

CommonHouse

public class CommonHouse extends AbstractHouse {
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println("普通房子打地基");
    }

    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println("普通房子砌牆");
    }
    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println("普通房子封頂");
    }
}

Client

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 普通房子打地基
         * 普通房子砌牆
         * 普通房子封頂
         */
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        commonHouse.build();
    }
}

傳統方式的問題分析

優點：比較好理解，簡單易操作。

缺點：設計的程序結構，過於簡單，沒有設計緩存層對象，程序的擴展和維護不好. 也就是說，這種設計方案，把產品(房子) 和 創建產品的過程(建房子流程) 封裝在一起，耦合性增強了。

2. 建造者模式改進

1. 將產品和產品建造過程解耦
2. 建造者模式（Builder Pattern） 又叫生成器模式，是一種對象構建模式。它可以將複雜對象的建造過程抽象出來（抽象類別），使這個抽象過程的不同實現方法可以構造出不同表現（屬性）的對象。
3. 建造者模式 是一步一步創建一個複雜的對象，它允許用戶只通過指定複雜對象的類型和內容就可以構建它們，用戶不需要知道內部的具體構建細節。

建造者模式的四個角色☆

1. Product（產品角色）： 一個具體的產品對象。
2. Builder（抽象建造者）： 創建一個 Product 對象的各個部件指定的 接口/ 抽象類
3. ConcreteBuilder（具體建造者）： 實現接口，構建和裝配各個部件。
4. Director（指揮者）： 構建一個使用 Builder 接口的對象。它主要是用於創建一個複雜的對象。它主要有兩個作用：
   • 一是：隔離了客戶與對象的生產過程
   • 二是：負責控制產品對象的生產過程。

建造者模式創建房子

House產品類

/**
 * @Date 2020/6/14 10:59
 * @Version 10.21
 * @Author DuanChaojie
 */
public class House {
    private String baise;

    private String wall;

    private String roofed;

    public String getBaise() {
        return baise;
    }
    public void setBaise(String baise) {
        this.baise = baise;
    }
    public String getWall() {
        return wall;
    }
    public void setWall(String wall) {
        this.wall = wall;
    }
    public String getRoofed() {
        return roofed;
    }
    public void setRoofed(String roofed) {
        this.roofed = roofed;
    }
}

HouseBuilder抽象建造者

/**
 * @Date 2020/6/14 11:01
 * @Version 10.21
 * @Author DuanChaojie
 */
public abstract class HouseBuilder {


    protected House house = new House();

    // 將建造的流程寫好, 抽象的方法
    public abstract void buildBasic();
    public abstract void buildWalls();
    public abstract void roofed();

    //建造房子好， 將產品(房子) 返回
    public House buildHouse() {
        return house;
    }
}

CommonHouse具體的建造者

/**
 * @Date 2020/6/14 10:53
 * @Version 10.21
 * @Author DuanChaojie
 */
public class CommonHouse extends HouseBuilder {
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println("普通房子打地基");
    }

    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println("普通房子砌牆");
    }
    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println("普通房子封頂");
    }
}

HouseDirector指揮者

// 指揮者，這裏去指定製作流程，返回產品
public class HouseDirector {

    HouseBuilder houseBuilder = null;

    // 構造器傳入 houseBuilder
    public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    // 通過setter 傳入 houseBuilder
    public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    // 如何處理建造房子的流程，交給指揮者
    public House constructHouse() {
        houseBuilder.buildBasic();
        houseBuilder.buildWalls();
        houseBuilder.roofed();
        return houseBuilder.buildHouse();
    }

}

測試

/**
 * @Date 2020/6/14 10:55
 * @Version 10.21
 * @Author DuanChaojie
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //蓋普通房子
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();

        //準備創建房子的指揮者（這裏也可以通過setter注入）
        HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(commonHouse);

        //完成蓋房子，返回產品(普通房子)
        House house = houseDirector.constructHouse();

        //System.out.println("輸出流程");
    }
}

3. 建造者模式在 JDK 的應用和源碼分析

1. Appendable 接口定義了多個 append 方法(抽象方法), 即 Appendable 爲抽象建造者, 定義了抽象方法。
2. AbstractStringBuilder 實現了 Appendable 接口方法，這裏的 AbstractStringBuilder 已經是建造者，只是不能實例化。
3. StringBuilder 即充當了指揮者角色，同時充當了具體的建造者，建造方法的實現是由AbstractStringBuilder 完成, 而 StringBuilder 繼承了 AbstractStringBuilder

/**
 * @Date 2020/6/14 12:03
 * @Version 10.21
 * @Author DuanChaojie
 */
public class TestStringBuilder {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("hello mm");
        System.out.println("stringBuilder = " + stringBuilder);
    }
}


public final class StringBuilder
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
{
    // .....
}

// 建造者
abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
}

// 抽象建造者
public interface Appendable {

    Appendable append(CharSequence csq) throws IOException;

    Appendable append(CharSequence csq, int start, int end) throws IOException;

    Appendable append(char c) throws IOException;
}

4. 建造者模式的細節

1. 客戶端(使用程序)不必知道產品內部組成的細節，將產品本身與產品的創建過程解耦，使得相同的創建過程可以創建不同的產品對象。
2. 每一個具體建造者都相對獨立，而與其他的具體建造者無關，因此可以很方便地替換具體建造者或增加新的具體建造者， 用戶使用不同的具體建造者即可得到不同的產品對象。
3. 可以更加精細地控制產品的創建過程 。將複雜產品的創建步驟分解在不同的方法中，使得創建過程更加清晰，也更方便使用程序來控制創建過程。
4. 增加新的具體建造者無須修改原有類庫的代碼，指揮者類針對抽象建造者類編程，系統擴展方便，符合“開閉原則”。
5. 建造者模式所創建的產品一般具有較多的共同點，其組成部分相似，如果產品之間的差異性很大，則不適合使用建造者模式，因此其使用範圍受到一定的限制。
6. 如果產品的內部變化複雜，可能會導致需要定義很多具體建造者類來實現這種變化，導致系統變得很龐大，因此在這種情況下，要考慮是否選擇建造者模式.

抽象工廠模式 VS 建造者模式

抽象工廠模式實現對產品家族的創建，一個產品家族是這樣的一系列產品：具有不同分類維度的產品組合，採用抽象工廠模式不需要關心構建過程，只關心什麼產品由什麼工廠生產即可。而建造者模式則是要求按照指定的藍圖建造產品，它的主要目的是通過組裝零配件而產生一個新產品。

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