JAVA设计模式之生成器模式

1. 什么是生成器模式？

《Head First设计模式》中定义：封装一个产品的构造过程，并允许按步骤构造。

生成器模式（Builder Pattern）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。生成器模式是对象创建型模式，又叫建造者模式。

生成器模式针对的是复杂对象的创建。它可以将复杂对象的建造过程抽象出来，使这个抽象过程的不同实现方法可以构造不同表现（属性）的对象。

举个例子加深理解：

比如我们要去法拉利私人定制一款汽车，我们只需要向服务商提需求，然后服务商就会协调生产车间生产汽车。定制的汽车就是一个复杂的对象，其中包含空调系统、电子系统。动力系统等，而每一个子系统的生产都是复杂且非常耗时的。如果全部工作都交给一个车间来生产的话（传统创建对象），可能等我老了这个车还没造出来。如果将生产过程各自分工（创建过程抽象出来），然后由一个协调部门负责组装的话，这样汽车建造速度将大大提高，而且私人定制也比较容易（想怎么组装就怎么组装），装上普通动力系统的就是法拉利轿车，装上强劲动力系统就是法拉利跑车（不同的表现）。这个协调部门就是Director角色。

 

2. 角色

 

图片来源于网络

抽象建造者（Builder）：可以是接口也可以是抽象类。为创建产品Product对象的各个组件指定抽象方法。一般有两类方法，一类是创建复杂对象的各个组件（buildPartA、buildPartB...）和另一类返回创建的复杂对象（getResult）。

具体建造者（ConcreteBuilder）：Builder的具体实现类，可以有多个，每一个提供复杂对象各个组件的一种创建和装配方法，最终返回创建好的复杂对象。

产品角色（Product）：它是被构建的复杂对象，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

指挥者角色（Director）：Director负责安排复杂对象Product的建造次序。Director和Builder存在关联关系，通过construct方法调用Builder中的创建方法完成复杂对象的创建。客户端只需要和Director联系。

3. 优点

（1）客户端不需要知道复杂对象的创建细节，将对象和创建过程解耦，使相同的创建过程可以创建不同的对象。

（2）每一个具体建造者都相对独立，而与其他的具体建造者无关，因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者，用户使用不同的具体建造者即可创建不同的产品对象。由于指挥者类针对抽象建造者编程，增加新的具体建造者无须修改原有代码，系统扩展方便，符合“开闭原则”。

（3）可以更加精细地控制产品的创建过程。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中，使得创建过程更加清晰，也更方便使用程序来控制创建过程。

4. 缺点

（1）使用生成器模式必须要求Product类具有相似的结构，如果差异性太大就无法使用该模式，因此具有一定的局限性。

（2）将创建过程抽象出来会造成类文件增加。

5. 使用场景

（1）要生成的产品对象有复杂的内部结构，包含多个成员属性。

（2）将创建过程分离开，使相同的创建过程能创建不同的产品对象。

（3）产品对象内部组件之间存在相互依赖，且组件创建具有一定的顺序。

6. 示例代码

（1）抽象建造者类

/**
 *抽象建造者 
 */
public abstract class AbstractCarBuilder {
	//产品的引用
	protected Car car;

	public AbstractCarBuilder() {
		this.car=new Car();
	}

	public abstract void buildAcSystem();
	public abstract void buildPowerSystem();
	public abstract void buildElectronicSystem();
	
	public Car getCar(){
		return car;
	}
	
}

 

（2）具体建造者类

/**
 * 普通汽车建造者
 */
public class LittleCarBuilder extends AbstractCarBuilder {

	@Override
	public void buildAcSystem() {
		this.car.setAcSystem("海尔空调系统");
	}

	@Override
	public void buildPowerSystem() {
		this.car.setPowerSystem("1.6自然吸气系统");
	}

	@Override
	public void buildElectronicSystem() {
		this.car.setElectronicSystem("华为电子系统");
	}
}

/**
 * 跑车建造者
 */
public class SportsCarBuilder extends AbstractCarBuilder {

	@Override
	public void buildAcSystem() {
		this.car.setAcSystem("格力空调系统");
	}

	@Override
	public void buildPowerSystem() {
		this.car.setPowerSystem("4.0T涡轮增压系统");
	}

	@Override
	public void buildElectronicSystem() {
		this.car.setElectronicSystem("西门子电子系统");
	}
}

（3）产品类

/**
 *产品类
 *其中可能存在许多创建过程比较复杂的其他对象 
 */
public class Car {
	//空调系统组件（可以是一个对象）
	private String acSystem;
	//动力系统组件
	private String powerSystem;
	//电子系统组件
	private String electronicSystem;
	public String getAcSystem() {
		return acSystem;
	}
	public void setAcSystem(String acSystem) {
		this.acSystem = acSystem;
	}
	public String getPowerSystem() {
		return powerSystem;
	}
	public void setPowerSystem(String powerSystem) {
		this.powerSystem = powerSystem;
	}
	public String getElectronicSystem() {
		return electronicSystem;
	}
	public void setElectronicSystem(String electronicSystem) {
		this.electronicSystem = electronicSystem;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "Car [acSystem=" + acSystem + ", powerSystem=" + powerSystem + ", electronicSystem=" + electronicSystem
				+ "]";
	}
}

（4）指挥者类

/**
 *car建造指挥者 
 */
public class CarDirector {
	private AbstractCarBuilder acb;
	public CarDirector(AbstractCarBuilder acb) {
		this.acb=acb;
	}
	public void setAcb(AbstractCarBuilder acb) {
		this.acb = acb;
	}
	
	public Car constructCar(){
		//此处可以规定组件创建顺序
		acb.buildAcSystem();
		acb.buildElectronicSystem();
		acb.buildPowerSystem();
		return acb.getCar();
	}
}

（5）测试

public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		CarDirector director=new CarDirector(new SportsCarBuilder());
		Car car1=director.constructCar();
		System.out.println(car1.toString());
		
		System.out.println("---------------");
		
		director.setAcb(new LittleCarBuilder());
		Car car2=director.constructCar();
		System.out.println(car2.toString());
	}
}

（6）测试结果

Car [acSystem=格力空调系统, powerSystem=4.0T涡轮增压系统, electronicSystem=西门子电子系统]
---------------
Car [acSystem=海尔空调系统, powerSystem=1.6自然吸气系统, electronicSystem=华为电子系统]

7. 生成器模式和工厂模式的对比

 

图片来源于网络

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