[设计模式Java实现附plantuml源码~创建型] 复杂对象的组装与创建——建造者模式

前言:
为什么之前写过Golang 版的设计模式,还在重新写Java 版?
答:因为对于我而言,当然也希望对正在学习的大伙有帮助。Java作为一门纯面向对象的语言,更适合用于学习设计模式。
为什么类图要附上uml
因为很多人学习有做笔记的习惯,如果单纯的只是放一张图片,那么学习者也只能复制一张图片,可复用性较低,附上uml,方便有新理解时,快速出新图。


🔥[设计模式Java实现附plantuml源码]专链

  1. 确保对象的唯一性~单例模式
  2. 集中式工厂的实现~简单工厂模式
  3. 多态工厂的实现——工厂方法模式
  4. 产品族的创建——抽象工厂模式
  5. 对象的克隆~原型模式
  6. 复杂对象的组装与创建——建造者模式

文章目录

    • 复杂对象的组装与创建——建造者模式
      • 代码简单实现
      • 建造者模式总结
        • 建造者模式的主要优点如下:
        • 建造者模式的主要缺点如下:
      • 适用场景


复杂对象的组装与创建——建造者模式

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。建造者模式一步一步地创建一个复杂的对象,它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们,用户不需要知道内部的具体构建细节。
在这里插入图片描述

@startumlclass Product {- partA- partB- partC}abstract class Builder {+ buildPartA()+ buildPartB()+ buildPartC()+ getResult(): Product
}class Director {
- builder
+ construct()
}
note left of Director::"construct()"builder.buildPartA();builder.buildPartB();builder.buildPartC()return builder.getResult();
end noteDirector *-> Builder: 指挥者跟builder属于组合关系class concreteBuilder extends Builder {+ buildPartA()+ buildPartB()+ buildPartC()+ getResult(): Product
}concreteBuilder .left..> Product : 具体建造者生产对象@enduml

在建造者模式结构中包含以下4个角色。
(1)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(),用于创建复杂对象的各个部件;另一类方法是 getResult(),用于返回复杂对象。Builder既可以是抽象类,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,定义并明确其所创建的复杂对象,也可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。
(3)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其装配过程。
(4)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。

代码简单实现

package create;// 使用示例
public class BuilderDemo {public static void main(String[] args) {Car car = new CarBuilder().setBrand("Toyota").setModel("Camry").setYear(2022).setHorsepower(203).build();System.out.println(car);}
}// 产品类
class Car {private final String brand;private final String model;private final int year;private final int horsepower;public Car(String brand, String model, int year, int horsepower) {this.brand = brand;this.model = model;this.year = year;this.horsepower = horsepower;}// Getters// ...@Overridepublic String toString() {return "Car [brand=" + brand + ", model=" + model + ", year=" + year + ", horsepower=" + horsepower + "]";}
}// 建造者类
class CarBuilder {private String brand;private String model;private Integer year;private Integer horsepower;public CarBuilder setBrand(String brand) {this.brand = brand;return this;}public CarBuilder setModel(String model) {this.model = model;return this;}public CarBuilder setYear(int year) {this.year = year;return this;}public CarBuilder setHorsepower(int horsepower) {this.horsepower = horsepower;return this;}public Car build() {if (brand == null || model == null || year == null || horsepower == null) {throw new RuntimeException("没有完全建造产品");}return new Car(brand, model, year, horsepower);}
}

建造者模式总结

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)每个具体建造者都相对独立,而与其他具体建造者无关。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。

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,就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)如果产品的内部结构复杂且多变,可能会需要定义很多具体建造者类来实现这种变化,这就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变量。
(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。


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