设计模式-建造者模式Builder

建造者模式

  • 建造者模式 (Builder)
    • 1) 原理
    • 2) 为什么需要建造者模式
    • 3) 源码应用

建造者模式 (Builder)

1) 原理

Builder 模式,中文翻译为建造者模式或者构建者模式,也有人叫它生成器模式

创建者模式主要包含以下四个角色:

  • 1.产品(Product):表示将要被构建的复杂对象
  • 2.抽象创建者(Abstract Builder):定义构建产品的接口,通常包含创建和获取产品的方法。
  • 3.具体创建者(Concrete Builder):实现抽象创建者定义的接口,为产品的各个部分提供具体实现。
  • 4.指挥者(Director):负责调用具体创建者来构建产品的各个部分,控制构建过程。

我们考虑一个文档编辑器的例子。假设我们需要创建一个复杂的HTML文档,它包含了标题、段落和图像等元素。我们可以使用创建者设计模式来构建HTML文档。

1.产品(Product)类 - HTML文档(HtmlDocument):

public class HtmlDocument {private String header = "";private String body = "";private String footer = "";public void addHeader(String header) {this.header = header;}public void addBody(String body) {this.body = body;}public void addFooter(String footer) {this.footer = footer;}@Overridepublic String toString() {return "<html><head>" + header + "</head><body>" + body + "</body><footer>" + footer + "</footer></html>";}
}

2.抽象创建者(Abstract Builder)类 - HtmlDocumentBuilder:

public abstract class HtmlDocumentBuilder {protected HtmlDocument document;public HtmlDocument getDocument() {return document;}public void createNewHtmlDocument() {document = new HtmlDocument();}public abstract void buildHeader();public abstract void buildBody();public abstract void buildFooter();
}

3.具体创建者(Concrete Builder)类 - ArticleHtmlDocumentBuilder:

public class ArticleHtmlDocumentBuilder extends HtmlDocumentBuilder {@Overridepublic void buildHeader() {document.addHeader("Article Header");}@Overridepublic void buildBody() {document.addBody("Article Body");}@Overridepublic void buildFooter() {document.addFooter("Article Footer");}
}

4.指挥者(Director)类 - HtmlDirector:

public class HtmlDirector {private HtmlDocumentBuilder builder;public HtmlDirector(HtmlDocumentBuilder builder) {this.builder = builder;}public void constructDocument() {builder.createNewHtmlDocument();builder.buildHeader();builder.buildBody();builder.buildFooter();}public HtmlDocument getDocument() {return builder.getDocument();}
}

现在我们可以使用创建者设计模式来构建一个HTML文档对象:

public class Main {public static void main(String[] args) {HtmlDocumentBuilder articleBuilder = new ArticleHtmlDocumentBuilder();HtmlDirector director = new HtmlDirector(articleBuilder);director.constructDocument();HtmlDocument document = director.getDocument();System.out.println("Constructed HTML Document: \n" + document);}
}

以上是一个创建者设计模式的标准写法,事实,我们在工作中往往不会写的这么复杂,为了创建一个对象,我们创建了很多辅助的类,总觉得不太合适,在这个案例中,我们可以使用内部类来简化代码,以下是修改后的代码:

public class HtmlDocument {private String header = "";private String body = "";private String footer = "";public void addHeader(String header) {this.header = header;}public void addBody(String body) {this.body = body;}public void addFooter(String footer) {this.footer = footer;}@Overridepublic String toString() {return "<html><head>" + header + "</head><body>" + body + "</body><footer>" + footer + "</footer></html>";}public static class Builder {protected HtmlDocument document;public Builder() {document = new HtmlDocument();}public Builder addHeader(String header) {document.addHeader(header);return this;}public Builder addBody(String body) {document.addBody(body);return this;}public Builder addFooter(String footer) {document.addFooter(footer);return this;}public HtmlDocument build() {return document;}}
}

2) 为什么需要建造者模式

1.根据复杂的配置项进行定制化构建

2.实现不可变对象。即一旦创建完成,对象的状态就不能改变。这有助于保证对象的线程安全和数据完整性

3) 源码应用

1.jdk中,如StringBuilder和StringBuffer,他们的实现不是完全按照标准的创建者设计模式设计,但也是一样的思想:

2.在ssm源码中很多类都使用创建者设计模式,如Spring中的BeanDefinitionBuilder 类,mybatis中的 SqlSessionFactoryBuilderXMLConfigBuilderXMLMapperBuilderXMLStatementBuilderCacheBuilder

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