Java设计模式之建造者模式

原创

刺槐儿

修改于 2024-01-20 22:47:38

2580

修改于 2024-01-20 22:47:38

文章被收录于专栏：Java设计模式

建造者模式（Builder Pattern）

建造者模式是一种创建型设计模式，用于构建复杂对象。该模式的主要目标是将一个复杂对象的构建过程与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

通常情况下，一个对象的构建过程涉及多个步骤，而且这些步骤的实现可能因需求的不同而变化。建造者模式通过将构建过程拆分成多个步骤，并提供一个指导者（Director）来协调这些步骤的顺序，从而实现了构建过程的灵活性和可复用性。

建造者模式的主要参与者包括：

产品（Product）： 被构建的复杂对象。建造者模式的目标是创建这个对象。
抽象建造者（Builder）： 声明了构建产品的抽象接口，包括定义了构建产品各个部分的抽象方法。
具体建造者（ConcreteBuilder）： 实现了抽象建造者接口，负责实际构建产品的各个部分，并提供一个用于获取最终产品的方法。
指导者（Director）： 负责协调具体建造者的构建过程，按照一定的步骤和顺序来构建产品。
客户端（Client）： 使用建造者模式来构建复杂对象的客户端代码。

案例说明

以生产电脑为例来演示建造者模式的实现。在下面例子中，我们将电脑抽象为一个复杂对象，它包含了处理器、内存、存储等组件。

首先，定义产品（Computer）：

public class Computer {
    private String processor;
    private String memory;
    private String storage;
    public void setProcessor(String processor) {
        this.processor = processor;
    }
    public void setMemory(String memory) {
        this.memory = memory;
    }
    public void setStorage(String storage) {
        this.storage = storage;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Computer{" +
        "processor='" + processor + '\'' +
        ", memory='" + memory + '\'' +
        ", storage='" + storage + '\'' +
        '}';
    }
}

接下来，定义抽象建造者接口（ComputerBuilder）：

public interface ComputerBuilder {

    void buildProcessor();

    void buildMemory();

    void buildStorage();

    Computer getResult();

}

然后，创建具体建造者实现类（DesktopComputerBuilder、LaptopComputerBuilder）：

public class DesktopComputerBuilder implements ComputerBuilder {
    private Computer computer = new Computer();
    @Override
    public void buildProcessor() {
        computer.setProcessor("Desktop Processor");
    }
    @Override
    public void buildMemory() {
        computer.setMemory("Desktop Memory");
    }
    @Override
    public void buildStorage() {
        computer.setStorage("Desktop Storage");
    }
    @Override
    public Computer getResult() {
        return computer;
    }
}

public class LaptopComputerBuilder implements ComputerBuilder {
    private Computer computer = new Computer();
    @Override
    public void buildProcessor() {
        computer.setProcessor("Laptop Processor");
    }
    @Override
    public void buildMemory() {
        computer.setMemory("Laptop Memory");
    }
    @Override
    public void buildStorage() {
        computer.setStorage("Laptop Storage");
    }
    @Override
    public Computer getResult() {
        return computer;
    }
}

最后，定义指导者（ComputerDirector）：

public class ComputerDirector {
    private ComputerBuilder computerBuilder;
    public ComputerDirector(ComputerBuilder computerBuilder) {
        this.computerBuilder = computerBuilder;
    }
    public void constructComputer() {
        computerBuilder.buildProcessor();
        computerBuilder.buildMemory();
        computerBuilder.buildStorage();
    }
    public Computer getComputer() {
        return computerBuilder.getResult();
    }
}

现在，客户端可以使用建造者模式来构建不同类型的电脑：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ComputerBuilder desktopBuilder = new DesktopComputerBuilder();
        ComputerBuilder laptopBuilder = new LaptopComputerBuilder();
        ComputerDirector director1 = new ComputerDirector(desktopBuilder);
        director1.constructComputer();
        Computer desktop = director1.getComputer();
        System.out.println("Desktop Computer: " + desktop);

        ComputerDirector director2 = new ComputerDirector(laptopBuilder);
        director2.constructComputer();
        Computer laptop = director2.getComputer();
        System.out.println("Laptop Computer: " + laptop);
    }
}

这个例子中，通过建造者模式，我们可以根据需要构建不同类型的电脑，而且构建的过程可以在不同的指导者下灵活变化。

案例说明

在上面的案例中，我们通过建造者模式构建了两种不同类型的电脑：Desktop Computer和Laptop Computer。下面详细说明了构建过程：

定义产品（Computer）：Computer 类包含了电脑的属性，如处理器（processor）、内存（memory）和存储（storage）。
定义抽象建造者接口（ComputerBuilder）：ComputerBuilder 接口定义了构建电脑的抽象方法，包括构建处理器、内存和存储的方法，以及获取最终产品的方法。
创建具体建造者实现类：DesktopComputerBuilder 和 LaptopComputerBuilder 类实现了 ComputerBuilder 接口，负责实际构建不同类型电脑的各个部分。在具体建造者的 buildProcessor、buildMemory、buildStorage 方法中，设置了相应类型电脑的处理器、内存和存储属性。
定义指导者（ComputerDirector）：ComputerDirector 类负责协调具体建造者的构建过程，按照一定的步骤和顺序来构建电脑。constructComputer 方法调用了建造者的构建方法，设置了处理器、内存和存储等属性。getComputer 方法用于获取构建完成的电脑产品。
客户端使用建造者模式构建不同类型的电脑：在客户端中，首先创建了两个具体建造者实例，分别是 DesktopComputerBuilder 和 LaptopComputerBuilder。然后，通过 ComputerDirector 来构建不同类型的电脑：director1 构建了台式电脑，它的构建过程包括设置台式电脑的处理器、内存和存储。director2 构建了笔记本电脑，它的构建过程包括设置笔记本电脑的处理器、内存和存储。最后，通过 director1.getComputer() 和 director2.getComputer() 获取构建完成的台式电脑和笔记本电脑。

总的来说，通过建造者模式，我们能够通过不同的具体建造者实现类来构建不同类型的电脑，而且在构建过程中，可以通过指导者来控制构建的步骤和顺序，实现了构建过程的灵活性和可复用性。这种模式使得客户端代码与具体产品的构建过程解耦，使得系统更易维护和扩展。

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