I walk very slowly, but I never walk backwards
设计模式 - 建造者模式
寂然
大家好，我是寂然，本节课，我们来聊下一个模式 - 建造者模式，OK，首先我们先来看一个案例需求
案例演示 - 工程项目
现在有这样一个需求，需要建造一所房子：
一，建造房屋的过程有打桩、砌墙、封顶等操作
二，房子有各种各样的，比如普通砖瓦房，高楼，别墅，各种房子的过程虽然一样，但是要求不要相同的
三，请编写程序，完成需求
解决方案一
拿到需求后，我们画类图来分析如何实现，首先，建造房屋的步骤是相同的，都有如上这几步构成，但是房子的种类不同，要求不同，所以最容易想到的就是定义一个房屋的基类，把建造房屋的步骤定义为抽象方法，供子类普通房屋，高楼，别墅等来实现，子类中，具体实现各自的业务逻辑，按照这种思路，相应的代码如下图所示
//房屋基类
public abstract class AbsHouse {
//筑基
public abstract void buildBasic();
//砌墙
public abstract void buildWalls();
//封顶
public abstract void roofed();
public void build(){
buildBasic();
buildWalls();
roofed();
}
}
//高楼
public class HighBuilding extends AbsHouse {
@Override
public void buildBasic() {
System.out.println("高楼正在筑基 ---- ");
}
@Override
public void buildWalls() {
System.out.println("高楼正在砌墙 ---- ");
}
@Override
public void roofed() {
System.out.println("高楼正在封顶");
}
}
//普通房屋
public class CommonHouse extends AbsHouse {
@Override
public void buildBasic() {
System.out.println("普通房屋正在筑基 ---- ");
}
@Override
public void buildWalls() {
System.out.println("普通房屋正在砌墙 ---- ");
}
@Override
public void roofed() {
System.out.println("普通房屋正在封顶 ---- ");
}
}
//普通方案 - 工程需求
//客户端
public class CommonDemo {
public static void main(String[] args) {
new CommonHouse().build();
new HighBuilding().build();
}
}
案例分析
首先这种方法是很好理解，也是最容易随手想到的，但是随着简单，缺点也很明显，没有设计缓存层对象，程序的扩展和维护不好，也就是说，这种设计方案，把产品（房屋）和创建产品的过程（建造房屋流程）封装在一起了，耦合性就会变得的很强，按理来说，一个产品经过流水线拿到成品，成品和流水线的制作过程应该是分开的，那根据这样的思想，我们将产品和产品建造过程解耦合，其实这种思想就是建造者模式
基本介绍
建造者模式（Builder Pattern） 又叫生成器模式，是一种对象构建模式
它可以将复杂对象的建造过程抽象出来，使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现的对象
建造者模式是一步一步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
比如现在需要制造一辆宝马汽车，我们拿到方向盘，轮胎，发动机，把他组装成一台宝马车，就可以，至于具体的方向盘，轮胎等是如何做出来的，我们并不关心具体的细节，子类具体实现即可
建造者模式四大角色
在建造者模式里，有这样四个核心的角色
Product（产品角色）： 一个具体的产品对象
Builder（抽象建造者）： 创建一个 Product 对象的各个部件指定的接口/抽象类
（抽象建造者只需要指定建造一个产品的流程，但是具体的建造细节不负责，具体细节交给具体建造者来实现）
ConcreteBuilder（具体建造者）： 实现接口，构建和装配各个部件
Director（指挥者）： 构建一个使用 Builder 接口的对象，它是用于创建一个复杂的对象，主要有两个作用，（一：隔离了客户与对象的生产过程，二：负责控制产品对象的生产过程 ）
原理类图
下面是建造者模式的原理类图：
解决方案二 - 建造者模式
下面我们使用建造者模式，并分配角色，重构案例代码来完成需求
//产品角色
public class House {
private String basic; //地基
private String wall; //墙
private String roofed; //屋顶
public String getBasic() {
return basic;
}
public void setBasic(String basic) {
this.basic = basic;
}
public String getWall() {
return wall;
}
public void setWall(String wall) {
this.wall = wall;
}
public String getRoofed() {
return roofed;
}
public void setRoofed(String roofed) {
this.roofed = roofed;
}
}
//抽象建造者
public abstract class HouseBuilder {
public House house = new House();
//筑基
public abstract void buildBasic();
//砌墙
public abstract void buildWalls();
//封顶
public abstract void roofed();
//建造好房屋后，将产品（房屋返回）
public House buildHouse(){
return house;
}
}
//具体建造者 - 普通房屋
public class CommonHouse extends HouseBuilder {
@Override
public void buildBasic() {
System.out.println("普通房屋正在筑基 ---- ");
}
@Override
public void buildWalls() {
System.out.println("普通房屋正在砌墙 ---- ");
}
@Override
public void roofed() {
System.out.println("普通房屋正在封顶 ---- ");
}
}
//具体建造者 - 高楼
public class HighBuilding extends HouseBuilder {
@Override
public void buildBasic() {
System.out.println("高楼正在筑基 ---- ");
}
@Override
public void buildWalls() {
System.out.println("高楼正在砌墙 ---- ");
}
@Override
public void roofed() {
System.out.println("高楼正在封顶 ---- ");
}
}
//指挥者
public class HouseDirector {
public HouseBuilder houseBuilder;
//通过构造器传入houseBuilder
public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
this.houseBuilder = houseBuilder;
}
//通过set方式传入houseBuilder
public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {
this.houseBuilder = houseBuilder;
}
//如何处理建造房子的流程，交给指挥者
//我们在抽象建造者中，只是定义了建造流程，并没有具体指定建造顺序
//这里我们可以自己随便定义创建顺序
//任性一下，就想先盖房顶
public House buildHouse(){
houseBuilder.buildBasic(); //指挥者来动态的指定制作流程
houseBuilder.buildWalls();
houseBuilder.roofed();
System.out.println("建造完成，收工~~~");
return houseBuilder.buildHouse();
}
}
//使用建造者模式
//客户端角色
public class BuilderDemo {
public static void main(String[] args) {
//盖普通房子
CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
//准备创建房子的指挥者
HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(commonHouse);
//完成盖房子，返回产品,也就可以拿到产品的属性
House house = houseDirector.buildHouse();
}
}
注意事项
一：客户端（应用程序）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
二：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 类图如下：
三：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，方便使用程序来控制创建过程以及顺序
四：增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，指挥者类针对抽象建造者类编程，系统扩展方便，符
合“开闭原则”
五： 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，则不
适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制
六：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，因此在这种情况下，要考虑是否选择建造者模式
抽象工厂模式 VS 建造者模式
- 抽象工厂模式实现对产品家族的创建，一个产品家族是这样的一系列产品：具有不同分类维度的产品组合，采用抽象工厂模式不需要关心构建过程，只关心什么产品由什么工厂生产即可
- 建造者模式则是要求按照指定的蓝图建造产品，它的主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品
StringBuilder 源码分析
下面我们来看下，我们平时使用到的 java.lang.Stringbuilder 源码中，就使用到了建造者模式，下面，我们写一段简易的测试代码，来看下源码中是如何使用的
// StringBuilder测试代码
public class StringBuilderDemo {
public static void main(String[] args) {
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("hello,寂然");
System.out.println(stringBuilder);
}
}
我们可以看到，一个final 类型的 StringBuilder 继承了AbstractStringBuilder这样一个实现类
* @author Michael McCloskey
* @see java.lang.StringBuffer
* @see java.lang.String
* @since 1.5
*/
public final class StringBuilder
extends AbstractStringBuilder
implements java.io.Serializable, CharSequence
{
那 AbstractStringBuilder 是不是抽象建造者呢? 其实不是，下面看到有好多方法，都是已经实现好了的，例如各个append() 方法，AbstractStringBuilder 还实现了 Appendable 接口 ，我们来看
* @author Michael McCloskey
* @author Martin Buchholz
* @author Ulf Zibis
* @since 1.5
*/
abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
/**
* The value is used for character storage.
*/
char[] value;
/**
* The count is the number of characters used.
*/
int count;
可以看到， Appendable 接口里定义了append() 方法，所以 Appendable 接口可以理解为抽象的建造者，而这里AbstractStringBuilder 充当了具体建造者，虽然 AbstractStringBuilder 是一个抽象类，但是可以看到很多方法都是已经实现好了的，比如append() 方法，如下图所示
* @param str a string.
* @return a reference to this object.
*/
public AbstractStringBuilder append(String str) {
if (str == null)
return appendNull();
int len = str.length();
ensureCapacityInternal(count + len);
str.getChars(0, len, value, count);
count += len;
return this;
}
// Documentation in subclasses because of synchro difference
public AbstractStringBuilder append(StringBuffer sb) {
if (sb == null)
return appendNull();
int len = sb.length();
ensureCapacityInternal(count + len);
sb.getChars(0, len, value, count);
count += len;
return this;
}
那问题来了，这种情况下他的产品角色是什么，指挥者又是什么呢？
所以在这里要阐述一个观点，我们在去查看源码的时候，有可能会发现，源码有些地方和设计模式的思想很相似，但是形式上不完全相同，不完全和我们画的类图那样，在写源码的时候，作者不一定知道自己使用了设计模式，所以体现出来，和标准的设计模式会略有差别，就比如可能作者在写JDK源码的时候，可能都没有明确的提出或者规定建造者模式这样的写法，或者说刚提出不久设计模式在行业中并不流行，而且，这只是一种思想，不同的大佬，对设计模式的看法也并不完全一样，而写JDK源码的这个大佬技术太厉害，无意中就使用到了设计模式，所以不一定是很标准的，但是可以肯定的是，思想是很相似的，所以我们还是要来分析一下
其实在上面的分析中，已经出现了一些核心的角色
Appendable 接口定义了多个append() 方法，他的角色就是抽象建造者
AbstractStringBuilder 在这里其实已经是一个建造者了，只是不能实例化，因为是抽象的
StringBuilder 即充当了指挥者角色，同时充当了具体的建造者，虽然重写的时候是拿到父类的直接返回了 this，真正的建造方法是在 AbstractStringBuilder 中实现的，而 StringBuilder 继承了 AbstractStringBuilder
下节预告
OK，到这里，建造者模式的相关内容就结束了，同时，创建型模式这一篇章也就结束了，下一节，我们开启第四篇章 - 结构型模式的学习，首先第一个要聊的就是适配器模式，最后，希望大家在学习的过程中，能够感觉到设计模式的有趣之处，高效而愉快的学习，那我们下期见~
