设计模式--生成器模式

简介

生成器模式的核心是当构建一个对象的时候，需要包含多个步骤，虽然每个步骤具体的实现不同，但是都遵循一定的流程和规则。比如组装一辆汽车，需要引擎、座位、变速箱、定位器、行车电脑等，但不管怎么样，总需要经过一个一个步骤构建，对于这个例子，通过一个总控管理生成器，就可以使用生成器模式来生成一辆车及其使用说明书，需要通过多个步骤来生成

可以将生成器模式理解为，假设有一个对象需要建立，这个对象由多个组件组合而成，每个组件的建立都比较复杂，但运用组件来建立所需的对象非常简单，所以就可以将构建复杂附件的步骤与运用组件构建对象分离，使用生成器模式建立

实现

  • 汽车组件类 --- 构造产品所需要组件
    • 引擎 
      • import lombok.Data;

@Data
public class Engine {

    /***缸数*/
    private final double volume;

    /***公里数*/
    private double mileage;

    /***是否启动*/
    private boolean started;

    public Engine(double volume, double mileage) {
        this.volume = volume;
        this.mileage = mileage;
    }

    public void on() {
        started = true;
    }

    public void off() {
        started = false;
    }

    public void go(double mileage) {
        if (started) {
            this.mileage += mileage;
        } else {
            System.err.println("Cannot go(), you must start engine first!");
        }
    }

    public double getVolume() {
        return volume;
    }

    public double getMileage() {
        return mileage;
    }

    public boolean isStarted() {
        return started;
    }
}
    • GPS追踪器 
      • import lombok.Data;

@Data
public class GPSNavigator {

    /**路径*/
    private String route;

    public GPSNavigator() {
        this.route = "221b, Baker Street, London  to Scotland Yard, 8-10 Broadway, London";
    }

    public GPSNavigator(String manualRoute) {
        this.route = manualRoute;
    }

    public String getRoute() {
        return route;
    }
}
    • 变速箱类型 
      • public enum Transmission {
    /**单冲程*/
    SINGLE_SPEED,

    /**手动挡*/
    MANUAL,

    /**自动挡*/
    AUTOMATIC,

    /**半主动档*/
    SEMI_AUTOMATIC;
}
    • 行车电脑 
      • import lombok.Data;

@Data
public class TripComputer {

    private Car car;

    public void setCar(Car car) {
        this.car = car;
    }

    public void showFuelLevel() {
        System.out.println("Fuel level: " + car.getFuel());
    }

    public void showStatus() {
        if (this.car.getEngine().isStarted()) {
            System.out.println("Car is started");
        } else {
            System.out.println("Car isn't started");
        }
    }
}
  • 产品类
    • 汽车类型 
      • public enum CarType {
    CITY_CAR, SPORTS_CAR, SUV;
}
    • 汽车 
      • import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;

@Data
@AllArgsConstructor
public class Car {

    /**汽车类型*/
    private final CarType carType;

    /**座位数*/
    private final int seats;

    /**引擎*/
    private final Engine engine;

    /**变速箱*/
    private final Transmission transmission;

    /**行车电脑*/
    private final TripComputer tripComputer;

    /**定位器*/
    private final GPSNavigator gpsNavigator;

    /**燃料*/
    private double fuel = 0.0;

    public Car(CarType carType, int seats, Engine engine, Transmission transmission,
               TripComputer tripComputer, GPSNavigator gpsNavigator) {
        this.carType = carType;
        this.seats = seats;
        this.engine = engine;
        this.transmission = transmission;
        this.tripComputer = tripComputer;
        this.gpsNavigator = gpsNavigator;
    }
}
    • 汽车手册 
      • import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;

@Data
@AllArgsConstructor
public class Manual {

    /**汽车类型*/
    private final CarType carType;

    /**座位数*/
    private final int seats;

    /**引擎*/
    private final Engine engine;

    /**变速箱*/
    private final Transmission transmission;

    /**行车电脑*/
    private final TripComputer tripComputer;

    /**定位器*/
    private final GPSNavigator gpsNavigator;

    /**
     * 获取手册信息
     * @return  手册信息
     */
    public String print() {
        String info = "";
        info += "Type of car: " + carType + "\n";
        info += "Count of seats: " + seats + "\n";
        info += "Engine: volume - " + engine.getVolume() + "; mileage - " + engine.getMileage() + "\n";
        info += "Transmission: " + transmission + "\n";
        
        if (this.tripComputer != null) {
            info += "Trip Computer: Functional" + "\n";
        } else {
            info += "Trip Computer: N/A" + "\n";
        }
        
        if (this.gpsNavigator != null) {
            info += "GPS Navigator: Functional" + "\n";
        } else {
            info += "GPS Navigator: N/A" + "\n";
        }
        
        return info;
    }
}
  • 构造器 --- 清晰地定义通用步骤， 确保它们可以制造所有形式的产品
    • 父类构造器 --- 在基本生成器接口中声明通用步骤 
      • public interface Builder {

    /**
     * 汽车类型
     * @param carType
     */
    void setCarType(CarType carType);

    /**
     * 座位数
     * @param seats
     */
    void setSeats(int seats);

    /**
     * 引擎
     * @param engine
     */
    void setEngine(Engine engine);

    /**
     * 变速箱
     * @param transmission
     */
    void setTransmission(Transmission transmission);

    /**
     * 行车电脑
     * @param tripComputer
     */
    void setTripComputer(TripComputer tripComputer);

    /**
     * 定位器
     * @param gpsNavigator
     */
    void setGPSNavigator(GPSNavigator gpsNavigator);
}
    • 汽车构造器 --- 为每个形式的产品创建具体生成器类， 并实现其构造步骤  
      • public class CarBuilder implements Builder{
    
    private CarType carType;
    
    private int seats;
    
    private Engine engine;
    
    private GPSNavigator gpsNavigator;
    
    private Transmission transmission;
    
    private TripComputer tripComputer;

    @Override
    public void setCarType(CarType carType) {
        this.carType = carType;
    }

    @Override
    public void setSeats(int seats) {
        this.seats = seats;
    }

    @Override
    public void setEngine(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }

    @Override
    public void setTransmission(Transmission transmission) {
        this.transmission = transmission;
    }

    @Override
    public void setTripComputer(TripComputer tripComputer) {
        this.tripComputer = tripComputer;
    }

    @Override
    public void setGPSNavigator(GPSNavigator gpsNavigator) {
        this.gpsNavigator = gpsNavigator;
    }

    /**实现获取构造结果对象的方法。 你不能在生成器接口中声明该方法， 因为不同生成器构造的产品可能没有公共接口， 
    因此你就不知道该方法返回的对象类型。 但是， 如果所有产品都位于单一类层次中， 你就可以安全地在基本接口中添加获取生成对象的方法*/
    public Car getResult(){
        return new Car(carType,seats,engine,transmission,tripComputer,gpsNavigator);
    }
}
    • 汽车手册构造器 --- 为每个形式的产品创建具体生成器类， 并实现其构造步骤 
      • public class CarManualBuilder implements Builder{
    private CarType type;

    private int seats;

    private Engine engine;

    private Transmission transmission;

    private TripComputer tripComputer;

    private GPSNavigator gpsNavigator;

    @Override
    public void setCarType(CarType carType) {
        this.type = carType;
    }

    @Override
    public void setSeats(int seats) {
        this.seats = seats;
    }

    @Override
    public void setEngine(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }

    @Override
    public void setTransmission(Transmission transmission) {
        this.transmission = transmission;
    }

    @Override
    public void setTripComputer(TripComputer tripComputer) {
        this.tripComputer = tripComputer;
    }

    @Override
    public void setGPSNavigator(GPSNavigator gpsNavigator) {
        this.gpsNavigator = gpsNavigator;
    }

    /**实现获取构造结果对象的方法。 你不能在生成器接口中声明该方法， 因为不同生成器构造的产品可能没有公共接口， 
    因此你就不知道该方法返回的对象类型。 但是， 如果所有产品都位于单一类层次中， 你就可以安全地在基本接口中添加获取生成对象的方法*/
    public Manual getResult(){
        return new Manual(type,seats,engine,transmission,tripComputer,gpsNavigator);
    }
}
  • 主管控制生成器 --- 考虑创建主管类。 它可以使用同一生成器对象来封装多种构造产品的方式 
    • public class Diretor {

    private Builder builder;

    public Diretor(){

    }

    public Diretor(Builder builder){
        this.builder = builder;
    }

    public void constructSportsCar(Builder builder) {
        builder.setCarType(CarType.SPORTS_CAR);
        builder.setSeats(2);
        builder.setEngine(new Engine(3.0, 0));
        builder.setTransmission(Transmission.SEMI_AUTOMATIC);
        builder.setTripComputer(new TripComputer());
        builder.setGPSNavigator(new GPSNavigator());
    }

    public void constructCityCar(Builder builder) {
        builder.setCarType(CarType.CITY_CAR);
        builder.setSeats(2);
        builder.setEngine(new Engine(1.2, 0));
        builder.setTransmission(Transmission.AUTOMATIC);
        builder.setTripComputer(new TripComputer());
        builder.setGPSNavigator(new GPSNavigator());
    }

    public void constructSUV(Builder builder) {
        builder.setCarType(CarType.SUV);
        builder.setSeats(4);
        builder.setEngine(new Engine(2.5, 0));
        builder.setTransmission(Transmission.MANUAL);
        builder.setTripComputer(new TripComputer());
        builder.setGPSNavigator(new GPSNavigator());
    }

    public void setBuilder(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }
}
  • 测试 --- 客户端代码会同时创建生成器和主管对象 
    • public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        //构造开始前， 客户端必须将生成器对象传递给主管对象。 通常情况下， 客户端只需调用主管类构造函数一次即可,主管类使用生成器对象完成后续所有制造任务
        //还有另一种方式， 那就是客户端可以将生成器对象直接传递给主管类的制造方法
        CarBuilder carBuilder = new CarBuilder();
        new Diretor().constructCityCar(carBuilder);
        //只有在所有产品都遵循相同接口的情况下， 构造结果可以直接通过主管类获取。 否则， 客户端应当通过生成器获取构造结果
        Car car = carBuilder.getResult();
        car.setFuel(20D);
        System.out.println(car.getCarType());

        CarManualBuilder carManualBuilder = new CarManualBuilder();
        new Diretor().constructCityCar(carManualBuilder);
        System.out.println(carManualBuilder.getResult().print());

    }
}
      CITY_CAR

Type of car: CITY_CAR
Count of seats: 2
Engine: volume - 1.2; mileage - 0.0
Transmission: AUTOMATIC
Trip Computer: Functional
GPS Navigator: Functional

优势和缺点

优势：

  • 分步创建对象， 暂缓创建步骤或递归运行创建步骤
  • 生成不同形式的产品时， 可以复用相同的制造代码
  • 单一职责原则。 可以将复杂构造代码从产品的业务逻辑中分离出来

缺点：

  • 由于该模式需要新增多个类， 因此代码整体复杂程度会有所增加

应用场景

  • 如果需要创建的各种形式的产品， 它们的制造过程相似且仅有细节上的差异， 此时可使用生成器模式

     

    • 基本生成器接口中定义了所有可能的制造步骤， 具体生成器将实现这些步骤来制造特定形式的产品。 同时， 主管类将负责管理制造步骤的顺序

Java 中使用案例

生成器在 Java 核心程序库中得到了广泛的应用：

  • java.lang.StringBuilder#append() （ 非同步 ）
  • java.lang.StringBuffer#append() （ 同步 ）

识别方法： 生成器模式可以通过类来识别， 它拥有一个构建方法和多个配置结果对象的方法。 生成器方法通常支持方法链 （例如 someBuilder.​setValueA(1).​setValueB(2).​create()）

参考 https://refactoringguru.cn/design-patterns/builder

posted @   伊文小哥  阅读(71)  评论(0)  编辑  收藏  举报
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