设计模式之建造者模式

设计模式之建造者模式

什么是建造者模式

建造者（Builder）模式的定义：指将一个复杂对象的构造与它的表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示，这样的设计模式被称为建造者模式。它是将一个复杂的对象分解为多个简单的对象，然后一步一步构建而成。它将变与不变相分离，即产品的组成部分是不变的，但每一部分是可以灵活选择的。

当对象包含很多属性时，引入了建造者模式来解决工厂和抽象工厂设计模式的一些问题。

当对象包含许多属性时，工厂和抽象工厂设计模式存在三个主要问题。

1. 从客户端程序传递到Factory类的参数过多，这很容易出错，因为在大多数情况下，参数的类型是相同的，并且从客户端很难保持参数的顺序。
2. 一些参数可能是可选的，但是在出厂模式下，我们被迫发送所有参数，而可选参数需要以NULL的形式发送。
3. 如果对象很重且其创建很复杂，那么所有这些复杂性将成为混淆的Factory类的一部分。

通过为构造函数提供必需的参数，然后提供不同的setter方法来设置可选参数，我们可以解决大量参数的问题。 这种方法的问题在于，除非明确设置所有属性，否则对象状态将一直不一致。

Builder模式通过提供一种逐步构建对象并提供一种将实际返回最终Object的方法的方式，解决了具有大量可选参数和状态不一致的问题。

Java中的Builder设计模式

让我们看看如何在Java中实现构建器设计模式。

1. 首先，您需要创建一个静态嵌套类，然后将所有参数从外部类复制到Builder类。 我们应该遵循命名约定，如果类名称为Computer，则构建器类应命名为ComputerBuilder。
2. Java Builder类应该具有一个公共构造函数，其中带有所有必需的属性作为参数。
3. Java Builder类应具有设置可选参数的方法，并且应在设置可选属性后返回相同的Builder对象。
4. 最后一步是在构建器类中提供build()方法，该方法将返回客户端程序所需的Object。 为此，我们需要在Class中有一个带有Builder类作为参数的私有构造函数。

这是示例构建器模式示例代码，其中有一个Computer类和ComputerBuilder类来构建它。

Computer.class

/**
 * 电脑
 * @author Mr.zxb
 * @date 2020-09-19 21:01:55
 */
public class Computer {
    /**
     * required parameters
     */
    private String HDD;
    private String RAM;

    /**
     * optional parameters
     */
    private boolean isGraphicsCardEnabled; // 显卡是否开启
    private boolean isBluetoothEnabled; // 蓝牙是否开启

    public String getHDD() {
        return HDD;
    }

    public String getRAM() {
        return RAM;
    }

    public boolean isGraphicsCardEnabled() {
        return isGraphicsCardEnabled;
    }

    public boolean isBluetoothEnabled() {
        return isBluetoothEnabled;
    }

    private Computer(ComputerBuilder builder) {
        this.HDD = builder.HDD;
        this.RAM = builder.RAM;
        this.isBluetoothEnabled = builder.isBluetoothEnabled;
        this.isGraphicsCardEnabled = builder.isGraphicsCardEnabled;
    }

    /**
     * Builder Class
     */
    static class ComputerBuilder {
        /**
         * required parameters
         */
        private String HDD;
        private String RAM;

        /**
         * optional parameters
         */
        private boolean isGraphicsCardEnabled; // 显卡是否开启
        private boolean isBluetoothEnabled; // 蓝牙是否开启

        public ComputerBuilder(String HDD, String RAM) {
            this.HDD = HDD;
            this.RAM = RAM;
        }

        public ComputerBuilder setGraphicsCardEnabled(boolean graphicsCardEnabled) {
            this.isGraphicsCardEnabled = graphicsCardEnabled;
            return this;
        }

        public ComputerBuilder setBluetoothEnabled(boolean bluetoothEnabled) {
            this.isBluetoothEnabled = bluetoothEnabled;
            return this;
        }

        public Computer build() {
            return new Computer(this);
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Computer{" +
                "HDD='" + HDD + '\'' +
                ", RAM='" + RAM + '\'' +
                ", isGraphicsCardEnabled=" + isGraphicsCardEnabled +
                ", isBluetoothEnabled=" + isBluetoothEnabled +
                '}';
    }
}

请注意，Computer类仅具有getter方法，而没有公共构造函数。 因此，获取Computer对象的唯一方法是通过ComputerBuilder类。

这是一个构建器模式示例测试程序，显示了如何使用Builder类来获取对象。

TestBuilderPattern.class

/**
 * 测试程序
 * @author Mr.zxb
 * @date 2020-09-19 21:08:39
 */
public class TestBuilderPattern {
    public static void main(String[] args) {
        // Using builder to get the object in a single line of code and
        // without any inconsistent state or arguments management issues
        Computer computer = new Computer.ComputerBuilder("500GB", "8GB")
                .setBluetoothEnabled(true)
                .setGraphicsCardEnabled(true)
                .build();
        System.out.println(computer);
    }
}

JDK中的Builder设计模式示例

Java类中的一些Builder模式示例为：

• java.lang.StringBuilder#append() (unsynchronized)
• java.lang.StringBuffer#append() (synchronized)