对象创建模式:建造者模式

前言

本文章根据刘伟(Sunny) 的设计模式一书记录的笔记，感谢作者的知识分享。

定义

建造者模式(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。建造者模式是一种对象创建型模式。

• Builder（抽象建造者）：它为创建一个产品Product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既可以是抽象类，也可以是接口。
• 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，定义并明确它所创建的复杂对象，也可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。
• Product（产品角色）：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。
• Director（指挥者）：指挥者又称为导演类，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，可以在其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（也可以通过配置文件和反射机制），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。
  

实现

class Actor
{
       private  String type; //角色类型
       private  String sex; //性别
       private  String face; //脸型
       private  String costume; //服装
       private  String hairstyle; //发型

       public  void setType(String type) {
              this.type  = type;
       }
       public  void setSex(String sex) {
              this.sex  = sex;
       }
       public  void setFace(String face) {
              this.face  = face;
       }
       public  void setCostume(String costume) {
              this.costume  = costume;
       }
       public  void setHairstyle(String hairstyle) {
              this.hairstyle  = hairstyle;
       }
       public  String getType() {
              return  (this.type);
       }
       public  String getSex() {
              return  (this.sex);
       }
       public  String getFace() {
              return  (this.face);
       }
       public  String getCostume() {
              return  (this.costume);
       }
       public  String getHairstyle() {
              return  (this.hairstyle);
       }
}

//角色建造器：抽象建造者
abstract class ActorBuilder
{
       protected  Actor actor = new Actor();

       public  abstract void buildType();
       public  abstract void buildSex();
       public  abstract void buildFace();
       public  abstract void buildCostume();
       public  abstract void buildHairstyle();

    //工厂方法，返回一个完整的游戏角色对象
       public Actor createActor()
       {
              return actor;
       }
}

//英雄角色建造器：具体建造者
class HeroBuilder extends ActorBuilder
{
       public  void buildType()
       {
              actor.setType("英雄");
       }
       public  void buildSex()
       {
              actor.setSex("男");
       }
       public  void buildFace()
       {
              actor.setFace("英俊");
       }
       public  void buildCostume()
       {
              actor.setCostume("盔甲");
       }
       public  void buildHairstyle()
       {
              actor.setHairstyle("飘逸");
       }    
}

//天使角色建造器：具体建造者
class AngelBuilder extends ActorBuilder
{
       public  void buildType()
       {
              actor.setType("天使");
       }
       public  void buildSex()
       {
              actor.setSex("女");
       }
       public  void buildFace()
       {
              actor.setFace("漂亮");
       }
       public  void buildCostume()
       {
              actor.setCostume("白裙");
       }
       public  void buildHairstyle()
       {
              actor.setHairstyle("披肩长发");
       }    
}

//恶魔角色建造器：具体建造者
class DevilBuilder extends ActorBuilder
{
       public  void buildType()
       {
              actor.setType("恶魔");
       }
       public  void buildSex()
       {
              actor.setSex("妖");
       }
       public  void buildFace()
       {
              actor.setFace("丑陋");
       }
       public  void buildCostume()
       {
              actor.setCostume("黑衣");
       }
       public  void buildHairstyle()
       {
              actor.setHairstyle("光头");
       }    
}

//游戏角色创建控制器：指挥者
class ActorController
{
    //逐步构建复杂产品对象
       public Actor construct(ActorBuilder ab)
       {
              Actor actor;
              ab.buildType();
              ab.buildSex();
              ab.buildFace();
              ab.buildCostume();
              ab.buildHairstyle();
              actor=ab.createActor();
              return actor;
       }
}

<?xml version="1.0"?>
<config>
       <className>AngelBuilder</className>
</config>   
        编写如下客户端测试代码：
class Client
{
       public  static void main(String args[])
       {
              ActorBuilder ab; //针对抽象建造者编程
              ab =  (ActorBuilder)XMLUtil.getBean(); //反射生成具体建造者对象

         ActorController ac = new  ActorController();
              Actor actor;
              actor = ac.construct(ab); //通过指挥者创建完整的建造者对象

              String  type = actor.getType();
              System.out.println(type  + "的外观：");
              System.out.println("性别：" + actor.getSex());
              System.out.println("面容：" + actor.getFace());
              System.out.println("服装：" + actor.getCostume());
              System.out.println("发型：" + actor.getHairstyle());
       }
}

总结

• 指挥者角色可以根据情况选择是否创建,如果不创建的话可以将建造顺序放置在抽象构造者里面.

• 主要优点
  建造者模式的主要优点如下：

  • (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，使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象。
  • (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得到不同的产品对象。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类库的代码，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。

• 主要缺点
  建造者模式的主要缺点如下：

  • (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，例如很多组成部分都不相同，不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。
  • (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建造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。

• 适用场景
  在以下情况下可以考虑使用建造者模式：

  • (1) 需要生成的产品对象有复杂的内部结构，这些产品对象通常包含多个成员属性。
  • (2) 需要生成的产品对象的属性相互依赖，需要指定其生成顺序。
  • (3) 对象的创建过程独立于创建该对象的类。在建造者模式中通过引入了指挥者类，将创建过程封装在指挥者类中，而不在建造者类和客户类中。
  • (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。