• 第六章·建造者模式

    一、建造者模式概述

    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。

    二、建造者模式结构与实现

    2.1 建造者模式结构

    建造者模式包含以下4个角色：

    1. Builder（抽象建造者）：它为创建一个产品对象的各个部件指定抽象接口，在该接口中一般声明两类方法，一类方法是buildPartX()，它们用于创建复杂对象的各个部件；另一类方法是getResult(),它们用于返回复杂对象。Builder可以是抽象类，也可以是接口。
    2. ConcreteBuilder（具体建造者）：它实现了Builder接口，实现各个部件的具体构造和装配方法，定义并明确所创建的复杂对象，还可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。
    3. Product（产品）：它是被创建的复杂对象，包含多个组成部件，具体建造者创建该产品的内部表示并定义它的装配过程。
    4. Director（指挥者）：它负责安排复杂对象的建造次序，指挥者与抽象建造者之间存在关联关系，可以在construct()建造方法中调用建造者对象的部件构造与装配方法，完成复杂对象的建造。客户端一般只需要与指挥者进行交互，在客户端确定具体建造者的类型，并实例化具体建造者对象，然后通过指挥者类的构造函数或者Setter方法将该对象传入指挥者类中。

    3.2 建造者模式的实现

    用一个练习的demo来举个栗子：

    复杂产品对象的代码：

    /**
 * 视频播放软件实体model
 */
public class VideoPlayer {

    private String menu;//菜单
    private String playlist;//播放列表
    private String mainWindow;//主窗口
    private String controlStrip;//控制条
    private String favoritesList;//收藏列表

    public String getMenu() {
        return menu;
    }

    public void setMenu(String menu) {
        this.menu = menu;
    }
    //getset方法省略...
    
}

    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21

    抽象建造者的代码：

    /**
 * 抽象建造者
 */
public abstract class VideoPlayerBuilder {

    protected VideoPlayer videoPlayer = new VideoPlayer();

    public abstract void  buildMenu();
    public abstract void  buildPlaylist();
    public abstract void  buildMainWindow();
    public abstract void  buildControlStrip();
    public abstract void  buildFavoritesList();

    //钩子方法，用于区分是什么模式，子类可以重新此方法
    public String getModelType(){
        return "";
    }

    public VideoPlayer createVideoPlayer(){
        return videoPlayer;
    }
}

    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22

    具体建造者的代码：

    /**
 * 完整模式
 */
public class FullPlayerBuilder extends VideoPlayerBuilder{

    @Override
    public void buildMenu() {
        System.out.println("主模式-菜单");
    }
    @Override
    public void buildPlaylist() {
        System.out.println("主模式-播放列表");
    }
    @Override
    public void buildMainWindow() {
        System.out.println("主模式-主窗口");
    }
    @Override
    public void buildControlStrip() {
        System.out.println("主模式-控制条");
    }
    @Override
    public void buildFavoritesList() {
    }
    @Override
    public String getModelType() {
        return "full";
    }
}

/**
 * 记忆模式
 */
public class MemoryPlayerBuilder extends VideoPlayerBuilder{
    @Override
    public void buildMenu() {
    }
    @Override
    public void buildPlaylist() {
    }
    @Override
    public void buildMainWindow() {
        System.out.println("记忆模式-主窗口");
    }
    @Override
    public void buildControlStrip() {
        System.out.println("记忆模式-控制条");
    }
    @Override
    public void buildFavoritesList() {
        System.out.println("记忆模式-收藏列表");
    }
    @Override
    public String getModelType() {
        return "memory";
    }
}

/**
 * 网络模式
 */
public class NetworkPlayerBuilder extends VideoPlayerBuilder{
    @Override
    public void buildMenu() {
        System.out.println("网络模式-菜单");
    }
    @Override
    public void buildPlaylist() {
        System.out.println("网络模式-播放列表");
    }
    @Override
    public void buildMainWindow() {
        System.out.println("网络模式-主窗口");
    }
    @Override
    public void buildControlStrip() {
        System.out.println("网络模式-控制条");
    }
    @Override
    public void buildFavoritesList() {
        System.out.println("网络模式-收藏列表");
    }
    @Override
    public String getModelType() {
        return "network";
    }
}

/**
 * 精简模式
 */
public class StreamlinePlayerBuilder extends VideoPlayerBuilder{
    @Override
    public void buildMenu() {
    }
    @Override
    public void buildPlaylist() {
    }
    @Override
    public void buildMainWindow() {
        System.out.println("精简模式-主窗口");
    }
    @Override
    public void buildControlStrip() {
        System.out.println("精简模式-控制条");
    }
    @Override
    public void buildFavoritesList() {
    }
    @Override
    public String getModelType() {
        return "streamline";
    }
}

    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
    • 33
    • 34
    • 35
    • 36
    • 37
    • 38
    • 39
    • 40
    • 41
    • 42
    • 43
    • 44
    • 45
    • 46
    • 47
    • 48
    • 49
    • 50
    • 51
    • 52
    • 53
    • 54
    • 55
    • 56
    • 57
    • 58
    • 59
    • 60
    • 61
    • 62
    • 63
    • 64
    • 65
    • 66
    • 67
    • 68
    • 69
    • 70
    • 71
    • 72
    • 73
    • 74
    • 75
    • 76
    • 77
    • 78
    • 79
    • 80
    • 81
    • 82
    • 83
    • 84
    • 85
    • 86
    • 87
    • 88
    • 89
    • 90
    • 91
    • 92
    • 93
    • 94
    • 95
    • 96
    • 97
    • 98
    • 99
    • 100
    • 101
    • 102
    • 103
    • 104
    • 105
    • 106
    • 107
    • 108
    • 109
    • 110
    • 111
    • 112
    • 113
    • 114

    指挥者的代码：

    /**
 * VideoPlayerController充当指挥者角色
 */
public class VideoPlayerController {

    /**
     * 逐步构建复杂对象
     *
     * @param builder
     * @return
     */
    public VideoPlayer construct(VideoPlayerBuilder builder) {
        VideoPlayer videoPlayer;
        builder.buildMainWindow();
        builder.buildControlStrip();
        String modelType = builder.getModelType();
        if ("full".equals(modelType)) {
            builder.buildMenu();
            builder.buildPlaylist();
        } else if ("memory".equals(modelType)) {
            builder.buildFavoritesList();
        } else {
            builder.buildMenu();
            builder.buildPlaylist();
            builder.buildFavoritesList();
        }
        videoPlayer = builder.createVideoPlayer();
        return videoPlayer;
    }
}


    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31

    配置文件：

    


    creationalpatterns.builderpattern.MemoryPlayerBuilder


    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5

    工具类：

    public class XMLUtil {

    //该方法用于从XML配置文件提取具体类的类名，并返回一个实例对象
    public static Object getBean() {
        try {
            DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder documentBuilder = dFactory.newDocumentBuilder();
            Document document = documentBuilder.parse("src/resources/builderconfig.xml");

            NodeList nodeList = document.getElementsByTagName("className");
            Node firstChild = nodeList.item(0).getFirstChild();
            String cName = firstChild.getNodeValue();

            Class c = Class.forName(cName);
            Object obj = c.newInstance();
            return obj;

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}


    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24

    客户端的代码：

    public class Client {


    public static void main(String[] args) {

        /**
         * 案例需求描述：
         * 某公司要开发一个视频播放软件，为了给用户的使用提供方便，该播放软件提供多种界面显示模式，
         * 如完整模式，精简模式，记忆模式，网络模式等。在不同的显示模式下主界面的组成元素有所差异，
         * 如在完整模式下将显示菜单、播放按钮、主窗口、控制条等，
         * 在精简模式下只显示主窗口和控制条，
         * 在记忆模式下将显示主窗口、控制条、收藏列表等。
         * 请使用建造者模式设计该软件。
         * （ps：此案例为笔者的练习demo，可能存在问题，仅供参松，谢谢）
         */

        VideoPlayerBuilder vpb;
        vpb = (VideoPlayerBuilder)XMLUtil.getBean();

        VideoPlayerController vpc = new VideoPlayerController();
        VideoPlayer vp = vpc.construct(vpb);
        System.out.println("ok");

    }

}

    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26

    三、指挥者类的深入探讨

    3.1 省略Director

    为了简化系统结构，可以将Director和抽象建造者Builder进行合并，在Builder中提供逐步构建复杂产品对象的construct()方法。
    示例代码：

    /**
 * 抽象建造者
 */
public abstract class VideoPlayerBuilder {

    protected VideoPlayer videoPlayer = new VideoPlayer();

    public abstract void  buildMenu();
    public abstract void  buildPlaylist();
    public abstract void  buildMainWindow();
    public abstract void  buildControlStrip();
    public abstract void  buildFavoritesList();

    //钩子方法，用于区分是什么模式，子类可以重新此方法
    public String getModelType(){
        return "";
    }

    public VideoPlayer createVideoPlayer(){
        return videoPlayer;
    }

    //逐步构建复杂产品对象的construct方法
    public VideoPlayer construct(VideoPlayerBuilder builder) {
        VideoPlayer videoPlayer;
        builder.buildMainWindow();
        builder.buildControlStrip();
        String modelType = builder.getModelType();
        if ("full".equals(modelType)) {
            builder.buildMenu();
            builder.buildPlaylist();
        } else if ("memory".equals(modelType)) {
            builder.buildFavoritesList();
        } else {
            builder.buildMenu();
            builder.buildPlaylist();
            builder.buildFavoritesList();
        }
        videoPlayer = builder.createVideoPlayer();
        return videoPlayer;
    }
}

    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
    • 33
    • 34
    • 35
    • 36
    • 37
    • 38
    • 39
    • 40
    • 41
    • 42

    这种省略方法不影响系统的灵活性和可扩展性，同时简化了系统结构，但是加重了抽象建造者类的职责。如果construct方法比较复杂，待构建产品的组成部分较多，建议还是将construct()方法单独封装在Director中，这样更符合单一职责原则。

    3.2 钩子方法的引入

    通过引入钩子方法，可以在Director中对复杂产品的构建进行精细的控制，不仅指定buildPartX()方法的执行顺序，还可以控制是否需要执行某个buildPartX()方法。

    四、建造者模式优缺点与适用环境

    4.1 建造者模式的优点

    1. 在建造者模式中，客户端不必知道产品内部组成的细节，将产品本身与产品的创建过程解耦，使得相同的构建过程可以创建不同的产品。
    2. 每一个具体构建者都相对独立，而与其他的具体构建者无关，因此可以很方便第替换具体构建者或增加新的具体构建者。
    3. 可以更加精细地控制产品的创建过程。

    4.2 建造者模式的缺点

    1. 建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，并不适合适用建造者模式
    2. 如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体构建者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大，增加系统的理解难度和运行成本。

    4.3 建造者模式的适用环境

    1. 需要生成的产品对象具有复杂的内部结构，这些产品对象通常包含多个成员变量。
    2. 需要生成的产品对象的属性相互依赖，需要指定生成顺序。
    3. 对象的创建过程独立于创建该对象的类。
    4. 隔离复杂对象的创建和使用，并使得相同的创建过程可以创建不同的产品。

    【参考文献】：
    本文是根据刘伟的《Java设计模式》一书的学习笔记，仅供学习用途，勿做其他用途，请尊重知识产权。

    【本文代码仓库】：https://gitee.com/xiongbomy/java-design-pattern.git

  • 相关阅读:
    ThreadLocal详解_ThreadLocal的使用及原理
    numpy.hstack
    ProtcolBuffer基础原理
    vue3+element-plus props中的变量使用 v-model 报错
    Internet Download Manager6.41提速下载器安装下载教程
    【算法 | 数论 No.1】AcWing1246. 等差数列
    SLAM从入门到精通（robot上层软件开发）
    vivado产生报告阅读分析6-时序报告2
    基于Go语言Iris+Xorm搭建的Web项目框架
    大厂经典指针笔试题
  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_44143114/article/details/126494794