目录

  1. 实现
  2. 意图
  3. 类图
  4. JDK 中的应用和源码分析
  5. 总结
  6. 附录

实现

有一个盖房子的项目需求,建房子的过程为:打桩、砌墙和封顶。房子有各种各样的,比如普通房,高楼和别墅。各种房子的过程虽然一样,但是要求是不相同的,编写程序,完成这个需求

按照传统方式进行编码,得到的 UML 类图如下:

主观方式完成需求优缺点分析:
👍可以快速的完成需求,简单易操作

😣设计的程序结构,过于简单,没有设计缓存层对象,程序的扩展和维护不好。这种设计方案,将产品(房子)和创建产品的过程(即:建房子的流程)封装在一起,增加了两者的耦合性

💡解决方案:将产品和产品建造过程进行解耦,这就是建造者模式需要完成的功能

意图

建造者(Builder),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(抽象类别),使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现(属性)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。封装一个对象的构造过程,并允许按步骤构造

类图

建造者模式共包含四个角色:

角色功能
Product(产品角色)一个具体的产品对象,需要构建出来的对象
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
ConcreteBuilder(具体建造者)实现 Builder 接口的实现类,构建和装配各个部件
Director(指挥者)用来构建 Builder 接口的对象,主要作用是创建对象。有两个作用:其一,隔离了客户与对象的生产过程;其二,负责控制产品对象的生产过程

按照以上四个角色的作用,建造者模式原理类图如下:

有时候,也可以不使用 Director ,直接将 ConcreteBuilder 内嵌到 Product 中,如下面的这个手机构建过程

JDK 中的应用和源码分析

在 JDK 中常见的就是 StringBuilder 类,它的 UML 类图如下:

  • Appendable 接口定义了多个 append 方法(抽象方法), 即 Appendable 为抽象建造者, 定义了抽象方法

  • AbstractStringBuilder 实现了 Appendable 接口方法,这里的 AbstractStringBuilder 已经是建造者,只是不能实例化

  • StringBuilder 即充当了指挥者角色,同时充当了具体的建造者,建造方法的实现是由 AbstractStringBuilder 完成, 而 StringBuilder 继承了 AbstractStringBuilder

总结

✨建造者模式的注意事项

  • 客户端(调用者)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
  • 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
  • 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
  • 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 」
  • 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
  • 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

🆚抽象工厂模式与建造者模式的对比

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。而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

附录

创建型 - 生成器(Builder)