秒懂设计模式之建造者模式
2021-01-09 16:04 默念默 阅读(130) 评论(0) 编辑 收藏 举报定义
定义虽然基本没有屌用,因为大部分人都看不懂,但是还的说出来。。。
The intent of the Builder design pattern is to separate the construction of a complex object from its representation. By doing so the same construction process can create different representations.
将一个复杂对象的构建与其表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示
使用场景
这个就非常重要了,因为如果你学了个东西,都不知道用来解决什么问题,你说有什么用?理解使用场景的的重要性要远高于你是不是会实现这个模式,因为只要你知道什么问题可以使用builder模式来解决,那你即使不会写,也可以在调查相关资料后完成。 我不想说一些大而正确的术语来把你搞蒙,我们只针对具体的问题,至于延展性的思考,随着你知识的增长,逐渐会明白的。延展阅读
当一个类的构造函数参数个数超过4个,而且这些参数有些是可选的参数,考虑使用构造者模式。
解决的问题
当一个类的构造函数参数超过4个,而且这些参数有些是可选的时,我们通常有两种办法来构建它的对象。 例如我们现在有如下一个类计算机类Computer
,其中cpu与ram是必填参数,而其他3个是可选参数,那么我们如何构造这个类的实例呢,通常有两种常用的方式:
public class Computer { private String cpu;//必须 private String ram;//必须 private int usbCount;//可选 private String keyboard;//可选 private String display;//可选 }
第一:折叠构造函数模式(telescoping constructor pattern ),这个我们经常用,如下代码所示
public class Computer { ... public Computer(String cpu, String ram) { this(cpu, ram, 0); } public Computer(String cpu, String ram, int usbCount) { this(cpu, ram, usbCount, "罗技键盘"); } public Computer(String cpu, String ram, int usbCount, String keyboard) { this(cpu, ram, usbCount, keyboard, "三星显示器"); } public Computer(String cpu, String ram, int usbCount, String keyboard, String display) { this.cpu = cpu; this.ram = ram; this.usbCount = usbCount; this.keyboard = keyboard; this.display = display; } }
第二种:Javabean 模式,如下所示
public class Computer { ... public String getCpu() { return cpu; } public void setCpu(String cpu) { this.cpu = cpu; } public String getRam() { return ram; } public void setRam(String ram) { this.ram = ram; } public int getUsbCount() { return usbCount; } ... }
那么这两种方式有什么弊端呢?
第一种主要是使用及阅读不方便。你可以想象一下,当你要调用一个类的构造函数时,你首先要决定使用哪一个,然后里面又是一堆参数,如果这些参数的类型很多又都一样,你还要搞清楚这些参数的含义,很容易就传混了。。。那酸爽谁用谁知道。
第二种方式在构建过程中对象的状态容易发生变化,造成错误。因为那个类中的属性是分步设置的,所以就容易出错。
为了解决这两个痛点,builder模式就横空出世了。
如何实现
- 在Computer 中创建一个静态内部类 Builder,然后将Computer 中的参数都复制到Builder类中。
- 在Computer中创建一个private的构造函数,参数为Builder类型
- 在Builder中创建一个
public
的构造函数,参数为Computer中必填的那些参数,cpu 和ram。 - 在Builder中创建设置函数,对Computer中那些可选参数进行赋值,返回值为Builder类型的实例
- 在Builder中创建一个
build()
方法,在其中构建Computer的实例并返回
下面代码就是最终的样子
public class Computer { private final String cpu;//必须 private final String ram;//必须 private final int usbCount;//可选 private final String keyboard;//可选 private final String display;//可选 private Computer(Builder builder){ this.cpu=builder.cpu; this.ram=builder.ram; this.usbCount=builder.usbCount; this.keyboard=builder.keyboard; this.display=builder.display; } public static class Builder{ private String cpu;//必须 private String ram;//必须 private int usbCount;//可选 private String keyboard;//可选 private String display;//可选 public Builder(String cup,String ram){ this.cpu=cup; this.ram=ram; } public Builder setUsbCount(int usbCount) { this.usbCount = usbCount; return this; } public Builder setKeyboard(String keyboard) { this.keyboard = keyboard; return this; } public Builder setDisplay(String display) { this.display = display; return this; } public Computer build(){ return new Computer(this); } } //省略getter方法 }
如何使用
在客户端使用链式调用,一步一步的把对象构建出来。
Computer computer=new Computer.Builder("因特尔","三星") .setDisplay("三星24寸") .setKeyboard("罗技") .setUsbCount(2) .build();
案例
构建者模式是一个非常实用而常见的创建类型的模式(creational design pattern),例如图片处理框架Glide,网络请求框架Retrofit等都使用了此模式。
扩展
其实上面的内容是Builder在Java中一种简化的使用方式,经典的Builder 模式与其有一定的不同,如果没有兴趣的同学就可以不用往下读了。
传统Builder 模式
构建者模式UML图如下所示
如上图所示,builder模式有4个角色。
- Product: 最终要生成的对象,例如 Computer实例。
- Builder: 构建者的抽象基类(有时会使用接口代替)。其定义了构建Product的抽象步骤,其实体类需要实现这些步骤。其会包含一个用来返回最终产品的方法
Product getProduct()
。 - ConcreteBuilder: Builder的实现类。
- Director: 决定如何构建最终产品的算法. 其会包含一个负责组装的方法
void Construct(Builder builder)
, 在这个方法中通过调用builder的方法,就可以设置builder,等设置完成后,就可以通过builder的getProduct()
方法获得最终的产品。
我们接下来将最开始的例子使用传统方式来实现一遍。
第一步:我们的目标Computer类:
public class Computer { private String cpu;//必须 private String ram;//必须 private int usbCount;//可选 private String keyboard;//可选 private String display;//可选 public Computer(String cpu, String ram) { this.cpu = cpu; this.ram = ram; } public void setUsbCount(int usbCount) { this.usbCount = usbCount; } public void setKeyboard(String keyboard) { this.keyboard = keyboard; } public void setDisplay(String display) { this.display = display; } @Override public String toString() { return "Computer{" + "cpu='" + cpu + '\'' + ", ram='" + ram + '\'' + ", usbCount=" + usbCount + ", keyboard='" + keyboard + '\'' + ", display='" + display + '\'' + '}'; } }
第二步:抽象构建者类
public abstract class ComputerBuilder { public abstract void setUsbCount(); public abstract void setKeyboard(); public abstract void setDisplay(); public abstract Computer getComputer(); }
第三步:实体构建者类,我们可以根据要构建的产品种类产生多了实体构建者类,这里我们需要构建两种品牌的电脑,苹果电脑和联想电脑,所以我们生成了两个实体构建者类。
苹果电脑构建者类
public class MacComputerBuilder extends ComputerBuilder { private Computer computer; public MacComputerBuilder(String cpu, String ram) { computer = new Computer(cpu, ram); } @Override public void setUsbCount() { computer.setUsbCount(2); } @Override public void setKeyboard() { computer.setKeyboard("苹果键盘"); } @Override public void setDisplay() { computer.setDisplay("苹果显示器"); } @Override public Computer getComputer() { return computer; } }
联想电脑构建者类
public class LenovoComputerBuilder extends ComputerBuilder { private Computer computer; public LenovoComputerBuilder(String cpu, String ram) { computer=new Computer(cpu,ram); } @Override public void setUsbCount() { computer.setUsbCount(4); } @Override public void setKeyboard() { computer.setKeyboard("联想键盘"); } @Override public void setDisplay() { computer.setDisplay("联想显示器"); } @Override public Computer getComputer() { return computer; } }
第四步:指导者类(Director)
public class ComputerDirector { public void makeComputer(ComputerBuilder builder){ builder.setUsbCount(); builder.setDisplay(); builder.setKeyboard(); } }
使用
首先生成一个director (1),然后生成一个目标builder (2),接着使用director组装builder (3),组装完毕后使用builder创建产品实例 (4)。
public static void main(String[] args) { ComputerDirector director=new ComputerDirector();//1 ComputerBuilder builder=new MacComputerBuilder("I5处理器","三星125");//2 director.makeComputer(builder);//3 Computer macComputer=builder.getComputer();//4 System.out.println("mac computer:"+macComputer.toString()); ComputerBuilder lenovoBuilder=new LenovoComputerBuilder("I7处理器","海力士222"); director.makeComputer(lenovoBuilder); Computer lenovoComputer=lenovoBuilder.getComputer(); System.out.println("lenovo computer:"+lenovoComputer.toString()); }
输出结果如下:
mac computer:Computer{cpu='I5处理器', ram='三星125', usbCount=2, keyboard='苹果键盘', display='苹果显示器'} lenovo computer:Computer{cpu='I7处理器', ram='海力士222', usbCount=4, keyboard='联想键盘', display='联想显示器'}
可以看到,文章最开始的使用方式是传统builder模式的变种, 首先其省略了director 这个角色,将构建算法交给了client端,其次将builder 写到了要构建的产品类里面,最后采用了链式调用。
总结
设计模式值得你刻意练习!