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作者: TigerChain
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本文出自 TigerChain 簡書 人人都會設(shè)計模式
教程簡介
- 1、閱讀對象
本篇教程適合新手閱讀,老手直接略過 - 2、教程難度
初級,本人水平有限,文章內(nèi)容難免會出現(xiàn)問題,如果有問題歡迎指出,謝謝 - 3、Demo 地址:https://github.com/tigerchain/designpattern_javademo/tree/master/src/builder
正文
一、什么是建造者模式
1、生活中的建造者模式
1、蓋房子
我們在生活中蓋房子,一般就是打地基,蓋框架「用磚頭或鋼筋混凝土」,然后是粉刷。基本上就是這個路子。當然我們這些工作全部可以自己做,可也以找?guī)讉€工人去干,當然還可以可以直接找一個設(shè)計師,直接說我就要這樣的房子,然后就不管了,最后問設(shè)計師「設(shè)計師給一張紙給工人,工人就啪啪的干了」驗收房子即可「至于你是如何建的過程我不關(guān)心,我只要結(jié)果」---這就是建造者模式
2、組裝電腦
我們買的電腦都是由主板、內(nèi)存、cpu、顯卡等組成,如何把這些東西組裝起來給用戶這就是建造者模式的作用,不同的人對電腦的配置需求不一樣的「打游戲的對顯卡要求高」,但是電腦構(gòu)成部件是固定的,我們找電腦城的裝機人員把電腦裝起來這一過程就是建造模式
3、軟件開發(fā)
我們開發(fā)一款產(chǎn)品,需要技術(shù)主管、產(chǎn)品經(jīng)理、苦逼的程序員。在這里,產(chǎn)品經(jīng)理就是指揮者「Director」和客戶溝通,了解產(chǎn)品需求,技術(shù)主管是抽象的建造者[Builder],讓猿們雜做就雜做,而程序員就是體力勞動者「即具體的建造者,按照技術(shù)主管下發(fā)的任務(wù)去做」--- 這就是一個接近完美的建造者模式「為什么說接近呢?因為沒有百分之百,靠:又忘記吃藥了」
2、程序中的建造者模式
建造者模式的定義
將一個復(fù)雜對象的構(gòu)建與它的表示分離,使得同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示,這是官方定義,通俗的說就是:建造者模式就是如何一步步構(gòu)建一個包含多個組成部件的對象,相同的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品
建造者模式的特點
建造者模式是一種創(chuàng)建型模式,適用于那些流程固定「順序不一定固定」,建造的目標對象會有所改變這種場景「比如畫一條狗,這個目標不變,但是不同的是有黃狗,胖狗,瘦狗等」,還有一種場景是代替多參數(shù)構(gòu)造器
建造者模式的作用
- 1、用戶不知道對象的建造過程和細節(jié)就可以創(chuàng)建出復(fù)雜的對象「屏蔽了建造的具體細節(jié)」
- 2、用戶只需給出復(fù)雜對象的內(nèi)容和類型可以創(chuàng)建出對象
- 3、建造者模工按流程一步步的創(chuàng)建出復(fù)雜對象
建造者模式的結(jié)構(gòu)
角色 | 類別 | 說明 |
---|---|---|
Builder | 接口或抽象類 | 抽象的建造者,不是必須的 |
ConcreateBuilder | 具體的建造者 | 可以有多個「因為每個建造風格可能不一樣」 |
Product | 普通的類 | 具體的產(chǎn)品「即被建造的對象」 |
Director | 導(dǎo)演也叫指揮者 | 統(tǒng)一指揮建造者去建造目標,導(dǎo)演不是必須的 |
建造者模式簡單的 UML
二、建造者模式的舉例
1、組裝電腦
小明想組裝一個臺式電腦,小明對電腦配置一竅不通,就直接跑到電腦城給裝機老板說我要一臺打游戲非常爽的電腦,麻煩你給裝一下「配置什么的你給我推薦一下吧」,于是老板就讓它的員工「小美」按小明的要求裝了一個性能灰常牛 B 的電腦,1 個小時后電腦裝好了,小明交錢拿電腦走人。不一會兒小張又來了,要一個滿足平時寫文章就可以的電腦,老板針對小張的要求給不同的裝機配置。不同的人有不同的配置方案「但是裝機流程是一樣的」,這就是一個典型的建造者模式
組裝電腦簡單的 UML
根據(jù) UML 擼碼
- 1、創(chuàng)建被建造的對象電腦 --- Computer.java
/**
* Created by TigerChain
* 產(chǎn)品類--被建造的對象
*/
public class Computer {
private String cpu ; // cpu
private String hardDisk ; //硬盤
private String mainBoard ; // 主板
private String memory ; // 內(nèi)存
... 省略 getter 和 setter
}
- 2、抽象的建造者 --- Builder.java
/**
* Created by TigerChain
* 抽象的建造者,即裝電腦的步驟
* 至于安裝什么型號的主板,不是我關(guān)心,而是具體的建造者關(guān)心的
*/
public interface Builder {
// 安裝主板
void createMainBoard(String mainBoard) ;
// 安裝 cpu
void createCpu(String cpu) ;
// 安裝硬盤
void createhardDisk(String hardDisk) ;
// 安裝內(nèi)存
void createMemory(String memory) ;
// 組成電腦
Computer createComputer() ;
}
- 3、具體建造者,也就是裝機工人小美 --- AssemblerBuilder.java
/**
* Created by TigerChain
* 具體的建造者,這里是商場的一個裝機人員
*/
public class AssemblerBuilder implements Builder {
private Computer computer = new Computer() ;
@Override
public void createCpu(String cpu) {
computer.setCpu(cpu);
}
@Override
public void createhardDisk(String hardDisk) {
computer.setHardDisk(hardDisk);
}
@Override
public void createMainBoard(String mainBoard) {
computer.setMainBoard(mainBoard);
}
@Override
public void createMemory(String memory) {
computer.setMemory(memory);
}
@Override
public Computer createComputer() {
return computer;
}
}
- 4、還有老板「"指手畫腳的人"」安排裝機工工作 --- Direcror.java
/**
* Created by TigerChain
* 聲明一個導(dǎo)演類「指揮者,這里可以裝電腦的老板」,用來指揮組裝過程,也就是組裝電腦的流程
*/
public class Director {
private Builder builder ;
// 使用多態(tài),裝機工非常多,我管你小美,小蘭,小豬,我統(tǒng)統(tǒng)收了
public Direcror(Builder builder){
this.builder = builder ;
}
// 老板最后只想看到裝成的成品---要交到客戶手中
public Computer createComputer(String cpu,String hardDisk,String mainBoard,String memory){
// 具體的工作是裝機工去做
this.builder.createMainBoard(mainBoard);
this.builder.createCpu(cpu) ;
this.builder.createMemory(memory);
this.builder.createhardDisk(hardDisk);
return this.builder.createComputer() ;
}
}
- 5、測試類
/**
* Created by TigerChain
* 測試類
*/
public class Test {
public static void main(String args[]){
// 裝機員小美
Builder builder = new AssemblerBuilder() ;
// 老板把小明的需求轉(zhuǎn)給小美
Direcror direcror = new Direcror(builder) ;
// 老板最后拿到成品機子,工作全由小美去做
Computer computer = direcror.createComputer("Intel 酷睿i9 7900X","三星M9T 2TB (HN-M201RAD)","技嘉AORUS Z270X-Gaming 7","科賦Cras II 紅燈 16GB DDR4 3000") ;
System.out.println("小明這臺電腦使用的是:\n"+computer.getMainBoard()+" 主板\n"+computer.getCpu()+" CPU\n"+computer.getHardDisk()+"硬盤\n"+computer.getMainBoard()+" 內(nèi)存\n");
}
}
- 6、運行查看結(jié)果
怎么樣,至于小張,小豬要裝機把自己要的配置給老板即可,然后老板如何裝機不用你管,你就等著收裝好的機子吧
2、蓋房子
蓋房子的基本步驟和流程是固定的無非就是打地基、蓋框架、然后澆筑「至于蓋平房、還是樓房那是每個客戶的具體需求」。總體來說蓋房子以有以三種方式:
- 1、自己蓋房子「沒有辦法有的人就是牛 B ,自己設(shè)計,自己動手,當然這屬于小房子,你讓一個人蓋個32 層讓我看看」
- 2、想蓋房子的人是一個包工頭,自己找一幫工人自己就把房子搞定了
- 3、想蓋房子的人就是一個普通人,啥也不會,找一個設(shè)計師說“我就要蓋個房子,南北通透,四秀常春”,設(shè)計師說沒有問題,設(shè)計師把設(shè)計出來的圖紙扔給包工頭說:“就照這個樣子蓋”,包工頭拿著圖紙給工人們分工派活,最后完工
蓋房子建造者模式簡單的 UML
根據(jù) UML 擼碼
- 1、房子對象 House.java
/**
* Created by TigerChain
* 最終的產(chǎn)品---房子
*/
public class House {
// 打地基
private String foundation ;
// 蓋框架
private String frame ;
// 澆筑
private String pouring ;
... 省略 setter 和 getter
}
- 2、抽象建造者「包工頭」 HouseBuilder.java
public interface HouseBuilder {
// 打地基
void doFoundation() ;
// 蓋框架
void doFrame() ;
// 澆灌
void dpPouring() ;
// 房子建成
House getHouse() ;
}
- 3、具體建造者「工人」--蓋平房 PingFangBuilder.java
/**
* Created by TigerChain
* 蓋平房
*/
public class PingFangBuilder implements HouseBuilder {
private House house = new House() ;
@Override
public void doFoundation() {
house.setFoundation("蓋平房的地基");
}
@Override
public void doFrame() {
house.setFrame("蓋平房的框架");
}
@Override
public void dpPouring() {
house.setPouring("蓋平房不用澆灌,直接人工手刷就可以");
}
@Override
public House getHouse() {
return house;
}
}
- 4、具體建造者「工人」--蓋樓房 LouFangBuilder.java
/**
* Created by TigerChain
* 蓋樓房
*/
public class LouFangBuilder implements HouseBuilder {
private House house = new House() ;
@Override
public void doFoundation() {
house.setFoundation("蓋樓房的地基就打十米深");
}
@Override
public void doFrame() {
house.setFrame("樓房的框架要使用非常堅固鋼筋混凝土");
}
@Override
public void dpPouring() {
house.setPouring("樓房拿個罐車把框架拿混凝土灌滿即可");
}
@Override
public House getHouse() {
return house;
}
}
- 5、指揮者「設(shè)計師」 HouseDirector.java
/**
* Created by TigerChain
* 設(shè)計師
*/
public class HouseDirector {
// 指揮包工頭
public void buildHouse(HouseBuilder houseBuilder){
houseBuilder.doFoundation();
houseBuilder.doFrame();
houseBuilder.dpPouring();
}
}
- 6、測試一下 Test.java
/**
* Created by TigerChain
* 測試
*/
public class Test {
public static void main(String args[]){
// 方式一、客戶自己蓋房子,親力親為
System.out.println("========客戶自己建房子,必須知道蓋房的細節(jié)========");
House house = new House() ;
house.setFoundation("用戶自己建造房子:打地基");
house.setFrame("用戶自己建造房子:蓋框架");
house.setPouring("用戶自己建造房子:澆筑");
System.out.println(house.getFoundation());
System.out.println(house.getFrame());
System.out.println(house.getPouring());
// 方式二、客戶找一個建造者蓋房子「充當包工頭角色」,但是要知道如何蓋房子「調(diào)用建造者蓋房子的順序」
System.out.println("========客戶直接找蓋房子的工人「建造者」,客戶要調(diào)用建造者方法去蓋房子,客戶必須得知道房子如何造========");
HouseBuilder houseBuilder = new PingFangBuilder() ;
houseBuilder.doFoundation();
houseBuilder.doFrame();
houseBuilder.dpPouring();
House house1 = houseBuilder.getHouse() ;
System.out.println(house1.getFoundation());
System.out.println(house1.getFrame());
System.out.println(house1.getPouring());
// 方式三、使用建造者模式,找一個設(shè)計師「設(shè)計師拉一幫建造者去干活」,告訴他我想要什么樣的房子,最后客戶只問設(shè)計師要房子即可
System.out.println("========客戶直接找一個設(shè)計師,設(shè)計師統(tǒng)一指揮建造者蓋房子,房子雜蓋,客戶不關(guān)心,最后只是找設(shè)計師要房子即可========");
HouseBuilder pingFangBuilder = new PingFangBuilder() ;
HouseDirector houseDirector = new HouseDirector() ;
houseDirector.buildHouse(pingFangBuilder);
House houseCreateByBuilder = pingFangBuilder.getHouse() ;
System.out.println(houseCreateByBuilder.getFoundation());
System.out.println(houseCreateByBuilder.getFrame());
System.out.println(houseCreateByBuilder.getPouring());
}
}
我們對比了三種方式,自己蓋房子,找工人蓋房子,找設(shè)計師蓋房子來逐步感受一下建造者模式的優(yōu)點
- 6、運行查看結(jié)果
可以看到最后一種最舒服,蓋房子的時候直接外包給設(shè)計師自己就不用管了,到時候問設(shè)計師要建好的成品房子即可,這樣對客戶來說具體如何蓋房子我不需要知道,屏蔽細節(jié)「只能說有錢就是任性」
3、替代多參數(shù)構(gòu)造函數(shù)的建造者模式,以組裝電腦為例子
前面我們說了在建造者模式中 Director 不是必須的,Director 的作用不是構(gòu)造產(chǎn)品「建造產(chǎn)品是建造者的事情」而是指揮協(xié)調(diào)建造的步驟「當有一個新的建造者的時候直接實現(xiàn)抽象建造者,而不用關(guān)心具體的執(zhí)行步驟,這就是 Director 干的事情」,我們直接看代碼吧
- 1、原始的 Computer.java
public class Computer {
private String mainBoard ; // 主板
private String cpu ; // cpu
private String hd ; // 硬盤
private String powerSupplier ; // 電源
private String graphicsCard; // 顯卡
// 其它一些可選配置
private String mouse ; // 鼠標
private String computerCase ; //機箱
private String mousePad ; //鼠標墊
private String other ; //其它配件
public Computer(String mainBoard,String cpu,String hd,String powerSupplier,
String graphicsCard,String mouse,String computerCase,String mousePad,String other){
this.mainBoard = mainBoard ;
this.cpu = cpu ;
this.hd = hd ;
this.powerSupplier = powerSupplier ;
this.graphicsCard = graphicsCard ;
this.mouse = mouse ;
this.computerCase = computerCase ;
this.mousePad = mousePad ;
this.other = other ;
}
public Computer(String mainBoard,String cpu,String hd,String powerSupplier,
String graphicsCard,String mouse,String computerCase,String mousePad){
this.mainBoard = mainBoard ;
this.cpu = cpu ;
this.hd = hd ;
this.powerSupplier = powerSupplier ;
this.graphicsCard = graphicsCard ;
this.mouse = mouse ;
this.computerCase = computerCase ;
this.mousePad = mousePad ;
}
... 省略其它的構(gòu)造方法和 setter 和 getter 方法
}
如果我們想要調(diào)用這個類就得在構(gòu)參數(shù)方法中傳遞“無數(shù)個參數(shù)”「如果有的參是一些可選項,我們還得重寫構(gòu)造方法」,要么就要調(diào)用多個 setter 方法,才能給一個對象賦值,方法雖然可行,但是也太扯淡了「誰能記住那些參數(shù)呀」,那么建造者模式可以解決多參數(shù)構(gòu)造方法來建造對象
- 2、使用建造者建立 ComputerB.java
/**
* Created by TigerChain
* 替代多參構(gòu)造方法--建造者模式
*/
public class ComputerB {
private String mainBoard ; // 主板
private String cpu ; // cpu
private String hd ; // 硬盤
private String powerSupplier ; // 電源
private String graphicsCard; // 顯卡
// 其它一些可選配置
private String mouse ; // 鼠標
private String computerCase ; //機箱
private String mousePad ; //鼠標墊
private String other ; //其它配件
// ComputerB 自己充當 Director
private ComputerB(ComputerBuilder builder) {
this.mainBoard = builder.mainBoard ;
this.cpu = builder.cpu ;
this.hd = builder.hd ;
this.powerSupplier = builder.powerSupplier ;
this.graphicsCard = builder.graphicsCard ;
this.mouse = builder.mouse ;
this.computerCase = builder.computerCase ;
this.mousePad = builder.mousePad ;
this.other = builder.other ;
}
// 聲明一個靜態(tài)內(nèi)存類 Builder
public static class ComputerBuilder{
// 一個電腦的必須配置
private String mainBoard ; // 主板
private String cpu ; // cpu
private String hd ; // 硬盤
private String powerSupplier ; // 電源
private String graphicsCard; // 顯卡
// 其它一些可選配置
private String mouse ; // 鼠標
private String computerCase ; //機箱
private String mousePad ; //鼠標墊
private String other ; //其它配件
// 這里聲明一些必須要傳的參數(shù)「規(guī)定這些參數(shù)是必須傳的,這里只是舉例,再實中可能參數(shù)都是可選的」
public ComputerBuilder(String mainBoard,String cpu,String hd,String powerSupplier,String graphicsCard){
this.mainBoard = mainBoard ;
this.cpu = cpu ;
this.hd = hd ;
this.powerSupplier = powerSupplier ;
this.graphicsCard = graphicsCard ;
}
public ComputerBuilder setMainBoard(String mainBoard) {
this.mainBoard = mainBoard;
return this ;
}
public ComputerBuilder setCpu(String cpu) {
this.cpu = cpu;
return this ;
}
... 其它的一些 setXXX() 方法
// 生成最終的產(chǎn)品
public ComputerB build(){
return new ComputerB(this) ;
}
}
}
代碼注釋非常詳細,乍一看好像和建造者模式?jīng)]有毛關(guān)系,但是我們細細一分析這個確實是一個建造者模式,我們看一看:產(chǎn)品是-->ComputerB,具體的建造者是一個靜態(tài)內(nèi)存類-->ComputerBuilder,但是沒有抽象的建造者和指揮者「其實 ComputerB 充當?shù)木褪侵笓]者的角色」,我們說過建造者模式中指揮者和抽象建造者都不是必須的,所以這是一個典型的建造者模式
- 3、如何調(diào)用來個測試類 Test.java
public class Test {
public static void main(String args[]){
// 不使用建造者模式
Computer computer = new Computer("主板","cpu","hd","電源","顯卡"
,"鼠標","機箱","鼠標墊") ;
System.out.println("使用普通的構(gòu)造方法組裝電腦:"+computer.toString());
// 使用建造者模式
ComputerB computerB = new ComputerB.ComputerBuilder("主板","cpu","hd","電源","顯卡")
.setMouse("鼠標").setMousePad("墊子").build() ;
System.out.println("使用建造者模式組裝電腦:"+computerB.toString());
}
}
我們分別使用普通構(gòu)造方法「調(diào)用者能吐血」和建造者模式組裝電腦,可以看到建造者模式調(diào)用 new ComputerB.ComputerBuilder(xxx).setxxx().setxxx().build() 調(diào)用方法直接打點調(diào)用「也叫流式調(diào)用,這樣調(diào)用方便多了,想點那個就點那個」,如果使用過 rx 的話會非常有感覺
- 4、運行查看一下結(jié)果
如果在以后如果遇到多參數(shù)構(gòu)造對象的時候不仿考慮使用建造者模式
三、Android 源碼中的建造者模式
1、AlertDialog
做 Android 的朋友一定不會對 AlertDialog 陌生,它是一個可以添加列表、單選列表、文本輸入框,多選列表等彈窗組件,內(nèi)部使用的是典型的建造者模式,我們看看 AlertDialog 的基本使用方法
// 創(chuàng)建構(gòu)建器
AlertDialog.Builder builder = new AlertDialog.Builder(this);
// 使用建造者模式代替多參構(gòu)造函數(shù)
Dialog dialog= builder.setTitle(XXX).setIcon(XXX).setXXX(xxx).create() ;
dialog.show() ;
AlertDialog 簡單的 UML
AlertDialog 核心代碼剝離
上圖明顯的顯示出了 AlertDialog 的建造者模式「AlertDialog.Builder 同時扮演了 Builder、ConcreateBuilder、Director 等角色」
2、Notification 的 setLatestEventInfo 方法「過時了,但是思想可以學習」
我們看看 Notification 的 setLatestEventInfo 一看便知道使用的是建造者模式,我們看下圖
以上的方法被 Notification.Builder 替代了「setLatestEventInfo 從終也是調(diào)用 Notification.Builder」,真正的建造者模式是 Notification.Builder
如果要支持到低版本可以使用 android.support.v4.app.NotificationCompat.Builder 來創(chuàng)建 Notification 名字一看又是一個建造者模式,感興趣的可以看看 NotificationCompat.Builder 的源碼
3、AnimatorSet.Builder
AnimatorSet 用作將一個動畫集合按選定的順序執(zhí)行,我們可以使用 AnimatorSet.Builder 添加播放動畫順序「這只是其中一個方法」
使用方法舉例
AnimatorSet animSet = new AnimatorSet();
//AnimatorSet.Builder 不能直接建立 ,只能通過 play(Animation)
AnimatorSet.Builder builder = animSet.play(anim2);
builder.with(anim3).after(anim1).before(anim4);// anim1先執(zhí)行,然后再同步執(zhí)行anim2、anim3,最后執(zhí)行anim4
animSet.setDuration(200);
animSet.start();
核心代碼
四、建造者模式的優(yōu)缺點
優(yōu)點
- 1、使創(chuàng)建產(chǎn)品的步驟「把創(chuàng)建產(chǎn)品步驟放在不同的方法中,更加清晰直觀」和產(chǎn)品本身分離,即使用相同的創(chuàng)建過程要吧創(chuàng)建出不同的產(chǎn)品
- 2、每個建造者都是獨立的互不影響,這樣就達到解耦的目的,所以如果想要替換現(xiàn)有的建造者那非常方便,添加一個實現(xiàn)即可。
缺點
- 1、只適用于產(chǎn)品具有相同的特點「過程和步驟」,如果產(chǎn)品之間差異非常大,則不適用「使用范圍受限」
- 2、萬一那天產(chǎn)品內(nèi)部發(fā)生改變,那多個建造者都要修改,成本太大
五、建造者模式的使用場景
- 1、如果一個對象有非常復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)「這些產(chǎn)品通常有很多屬性」,那么使用建造者模式
- 2、如果想把復(fù)雜對象的創(chuàng)建和使用分離開來,那么使用建造者模式「使用相同的創(chuàng)建步驟可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品」
六、建造者模式 VS 簡單工廠模式
相似點
它們都屬于創(chuàng)建型模式「都是創(chuàng)建產(chǎn)品的」
區(qū)別
- 1、創(chuàng)建對象的粒度不同
工廠模式創(chuàng)建的對象都是一個鳥樣子,而建造者模式創(chuàng)建的是一個復(fù)合產(chǎn)品,由各個復(fù)雜的部件組成,部件不同所構(gòu)成的產(chǎn)品也不同
- 2、關(guān)注點不同:
工廠模式注重只要把這個對象創(chuàng)建出來就 o 了「不關(guān)心這個產(chǎn)品的組成部分」,而建造者模式不似要創(chuàng)造出這個產(chǎn)品,還有知道這個產(chǎn)品的組成部分
到此為止,我們就介紹完了建造者模式,一定要動手試一下,關(guān)注博主有更多精彩的文章等著你,順便伸出你的小手點一個贊吧