【设计模式】第四篇:建造者模式也没那么难

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【设计模式】第四篇:建造者模式也没那么难

一 引言

说明:如果想要直接阅读定义等理论内容,可以直接跳转到第二大点

在生活中有很多场景与我们今天要说的 “建造者模式” 是非常匹配的,打个比方一台计算机是由 CPU、内存、显卡、内存、鼠标、键盘、显示器等等内容组合而成的,我们想要一台电脑,我们不会可能自己去做这些配件,一般都是通过告诉销售公司,然后其派生产技术人员给你做好指定的配件。

先不管,谁买,谁做,谁管理的问题,我们可以分析得到,建造电脑的这个 “过程” 是稳定的 也就是说,不管什么配置的电脑,这些配件都是必须要有的,只是 具体的细节不一样 ,例如你的配置更好,他的差一些

但是,我作为一个买家,我并不想管这些,我只告诉你,我要一台中等配置的电脑,你负责“建造”好给我就行了,这就是建造者模式比较通俗的讲法

下面我们通过这个计算机的例子,循序渐进的看一下:

二 通过例子循序渐进认识建造者模式

首先,不管怎么建,怎么买,一个 Computer 电脑类是必须的,我们随便挑选三个组件来进行演示,CPU、内存、显示器,补充其 get set toString 方法

/**
* 产品:电脑
*/
public class Computer {
private String cpu; // CPU
private String graphicsCard; // 内存
private String displayScreen; // 显示器
public String getCpu() {
return cpu;
}
public void setCpu(String cpu) {
this.cpu = cpu;
}
public String getGraphicsCard() {
return graphicsCard;
}
public void setGraphicsCard(String graphicsCard) {
this.graphicsCard = graphicsCard;
}
public String getDisplayScreen() {
return displayScreen;
}
public void setDisplayScreen(String displayScreen) {
this.displayScreen = displayScreen;
}
@Override
public String toString() {
return "Computer{" +
"cpu='" + cpu + '\'' +
", graphicsCard='" + graphicsCard + '\'' +
", displayScreen='" + displayScreen + '\'' +
'}';
}
}

(一) 最简单直白的方式(不好)

这种方法基本可以说没什么技术含量了,直接 new + set 就行了

public class Test {
public static void main(String[] args) {
Computer computer = new Computer();
computer.setCpu("英特尔酷睿 i5 处理器");
computer.setGraphicsCard("4g内存");
computer.setDisplayScreen("14寸 1080p 60hz显示器");
System.out.println(computer.toString());
}
}

打印一下结果:

Computer{cpu=’英特尔酷睿 i5 处理器’, graphicsCard=’4g’, displayScreen=’14寸 1080p 60hz显示器’}

(二) 客户直接联系生产技术人员

上面这种方式,不用说也知道不合适了,所以技术人员(建造者)他来了!但是不同的技术人员会制作的配件也不一样,例如有的会做 144hz 的显示器,而有的专攻 60hz 的显示器,有高低配置,不同型号之分

为此我们为其抽象出一个 ComputerBuilder 的抽象类

/**
* 电脑的建造者
*/
public abstract class ComputerBuilder {
abstract void buildCpu(); // 建造CPU
abstract void buildGraphicsCard(); // 建造内存
abstract void buildDisplayScreen(); // 建造显示器
abstract Computer getComputer(); // 拿到这台电脑
}

下面就来写建造者的具体实现,例如先写一个低配置电脑建造的实现

/**
* 低配置电脑
*/
public class LowConfigurationComputerBuilder extends ComputerBuilder {
private Computer computer;
public LowConfigurationComputerBuilder(){
computer = new Computer();
}
@Override
void buildCpu() {
computer.setCpu("英特尔酷睿 i5 处理器");
System.out.println("buildCpu: 英特尔酷睿 i5 处理器");
}
@Override
void buildGraphicsCard() {
computer.setGraphicsCard("8g内存");
System.out.println("buildGraphicsCard: 8g内存");
}
@Override
void buildDisplayScreen() {
computer.setDisplayScreen("1080p 60hz显示器");
System.out.println("buildDisplayScreen: 1080p 60hz显示器");
}
@Override
Computer getComputer() {
return computer;
}
}

测试一下:

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建低配置电脑建造者
LowConfigurationComputerBuilder builder = new LowConfigurationComputerBuilder();
builder.buildCpu();
builder.buildGraphicsCard();
builder.buildDisplayScreen();
Computer computer = builder.getComputer();
System.out.println("建造出的电脑: " + computer );
}
}

执行结果:

buildCpu: 英特尔酷睿 i5 处理器

buildGraphicsCard: 8g内存

buildDisplayScreen: 1080p 60hz显示器

建造出的电脑: Computer{cpu=’英特尔酷睿 i5 处理器’, graphicsCard=’8g内存’, displayScreen=’1080p 60hz显示器’}

(三) 客户联系销售公司

虽然上面的方法是比第一种强一些,但是客户自己去联系生产技术人员,显然不是很合理,正常的做法,我们都是先去联系销售公司,告诉他们我想要什么配置的电脑就可以了,细节我并不想管

public class SalesCompany {
public Computer buildComputer(ComputerBuilder builder){
builder.buildCpu();
builder.buildGraphicsCard();
builder.buildDisplayScreen();
return builder.getComputer();
}
}

测试代码

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建低配置电脑建造者
LowConfigurationComputerBuilder builder = new LowConfigurationComputerBuilder();
// 创建电脑销售中心
SalesCompany salesCompany = new SalesCompany();
// 指定具体的电脑建造者去完成 电脑 这个产品
Computer computer = salesCompany.buildComputer(builder);
System.out.println("建造出的电脑: " + computer );
}
}

现在代码已经比较完善了,也就是我们买家通过联系电脑销售中心,然后销售中心去调用用户想要的配置的建造者,刚才我们创建的是一个“低配置电脑建造者”,如果我们想要换成中等配置的电脑,该怎么做呢?

现在只需要增加一个中等配置电脑建造者,实现Builder抽象类就可以了

/**
* 低配置电脑
*/
public class MiddleConfigurationComputerBuilder extends ComputerBuilder {
private Computer computer;
public MiddleConfigurationComputerBuilder(){
computer = new Computer();
}
@Override
void buildCpu() {
computer.setCpu("英特尔酷睿 i7 处理器");
System.out.println("buildCpu: 英特尔酷睿 i7 处理器");
}
@Override
void buildGraphicsCard() {
computer.setGraphicsCard("16g内存");
System.out.println("buildGraphicsCard: 16g内存");
}
@Override
void buildDisplayScreen() {
computer.setDisplayScreen("2k 144hz显示器");
System.out.println("buildDisplayScreen: 2k 60hz显示器");
}
@Override
Computer getComputer() {
return computer;
}
}

测试一下

public class Test {
public static void main(String[] args) {
MiddleConfigurationComputerBuilder builder = new MiddleConfigurationComputerBuilder();
// 创建电脑销售中心
SalesCompany salesCompany = new SalesCompany();
// 指定具体的电脑建造者去完成 电脑 这个产品
Computer computer = salesCompany.buildComputer(builder);
System.out.println("建造出的电脑: " + computer );
}
}

运行结果

buildCpu: 英特尔酷睿 i7 处理器

buildGraphicsCard: 16g内存

buildDisplayScreen: 2k 60hz显示器

建造出的电脑: Computer{cpu=’英特尔酷睿 i7 处理器’, graphicsCard=’16g内存’, displayScreen=’2k 144hz显示器’}

其实到这里一个建造者模式的实例就写完了,下面我们结合概念,来深入理解一下建造者模式

三 建造者模式

(一) 概念

建造者模式: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

  • 也就是说, 产品的生成过程 或者说 组成 ,是 不变 的,而每一部分都是可以自行选择的,即其 内部表象是可以变化 的,这也就是所说的变与不变相分离

  • 此种情况下,用户只需要指定建造的类型就可以得到他们,而具体的过程和细节就不需要知道了

(二) 优缺点

首先,此模式封装性好,构建和表示进行了分离,每一个建造者都是相互独立的,利于解耦和扩展,符合 “开闭原则” 同时客户调用时,不需要知道产品细节

但是也正是因为产品生成过程这个不变的部分,限制了它的使用范围,同时如果产品内部日后发生什么改变,则建造者也得同样修改,维护成本不小

(三) 结构

根据上面的结构图,我们分别说明一下其中的四个角色(除 Client 调用者以外)

  • Product(产品角色):多个组件构成的复杂对象,即上述例子中的电脑
  • Builder(抽象建造者):一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口/抽象类,一般还包含一个返回结果的方法,如上述中的 ComputerBuilder 类
  • ConcreteBuilder(具体建造者):Builder 的具体实现类,如上述中具体的 低配置电脑建造者 和 中等配置电脑建造者
  • Director(指挥者):调用建造者对象中的部件构造与装配方法,以创建一个复杂对象
    • 指挥者中不含具体产品信息
    • 其隔离了客户与对象的生产过程

(四) 适用场景

  • 顺序会对同一方法的结果产生影响,例如建房子,应当先打地基,再架钢筋水泥
  • 同一个对象可以装配不同的部件或者零件,同时结果不同
  • 产品类有复杂的内部结构,且这些产品对象具有共性

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