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这篇博客我们来介绍一下建造者模式(Builder Pattern),建造者模式又被称为生成器模式,是创造性模式之一,与工厂方法模式和抽象工厂模式不同,后两者的目的是为了实现多态性,而 Builder 模式的目的则是为了将对象的构建与展示分离。Builder 模式是一步一步创建一个复杂对象的创建型模式,它允许用户在不知道内部构建细节的情况下,可以更精细地控制对象的构造流程。一个复杂的对象有大量的组成部分,比如汽车它有车轮、方向盘、发动机、以及各种各样的小零件,要将这些部件装配成一辆汽车,这个装配过程无疑会复杂,对于这种情况,为了实现在构建过程中对外部隐藏具体细节,就可以使用 Builder 模式将部件和组装过程分离,使得构建过程和部件都可以自由扩展,同时也能够将两者之间的耦合降到最低。
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将一个复杂对象的构建和它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。Builder 模式适用的使用场景:
Builder 模式的 uml 类图如下所示:
有四个角色:
public class Product {
public int partB;
public int partA;
public int getPartA() {
return partA;
}
public void setPartA(int partA) {
this.partA = partA;
}
public int getPartB() {
return partB;
}
public void setPartB(int partB) {
this.partB = partB;
}
@Override
public String toString() {
return "partA : " + partA + " partB : " + partB;
}
}
产品类在此声明了两个 setter 方法,然后是 Builder 相关类:
Builder.class
public abstract class Builder {
public abstract void buildPartA(int partA);
public abstract void buildPartB(int partB);
public abstract Product build();
}
ConcreteBuilder.class
public class ConcreteBuilder extends Builder{
private Product product = new Product();
@Override
public void buildPartA(int partA) {
product.setPartA(partA);
}
@Override
public void buildPartB(int partB) {
product.setPartB(partB);
}
@Override
public Product build() {
return product;
}
}
Builder 这两个类用来封装对 Product 属性的设置,最后在 build 方法中返回设置完属性的 Product 对象,最后是 Director 角色:
Director.class
public class Director {
private Builder builder;
public Director(Builder builder) {
this.builder = builder;
}
public void construct(int partA, int partB) {
builder.buildPartA(partA);
builder.buildPartB(partB);
}
}
封装了 Builder 对象,最后是测试程序:
Builder builder = new ConcreteBuilder();
Director director = new Director(builder);
director.construct(1, 2);
Product product = builder.build();
Log.e("shawn", product.toString());
break;
运行结果
com.android.builderpattern E/shawn: partA : 1 partB : 2
代码一目了然,这里需要提到的一点是针对不同的产品可以去构建不同的 ConcreteBuilder 类,使得一个 ConcreteBuilder 类对应一个 Product 类,这点和工厂方法模式很类似,我们后面也会介绍到他们两者之间的区别。
Builder 模式在实际开发中出现和使用的频率也是很高的,比如上面提到的 AlertDialog.Builder ,还比如非常有名的第三方开源框架 Universal-Image-Loader 库中的 ImageLoaderConfig ,他们都是使用的静态内部 Builder 类。
这里的 demo 也使用最简单的内部静态 Builder 类去实现,精简完之后只有 ConcreteBuilder 和 Product 角色,并且使用链式调用去实现上面提到的 fluent interface:
Computer.class
public class Computer {
private String CPU;
private String GPU;
private String memoryType;
private int memorySize;
private String storageType;
private int storageSize;
private String screenType;
private float screenSize;
private String OSType;
public static class Builder {
// Optional parameters - initialize with default values
private String CPU = "inter-i3";
private String GPU = "GTX-960";
private String memoryType = "ddr3 1666MHz";
private int memorySize = 8;//8GB
private String storageType = "hdd";
private int storageSize = 1024;//1TB
private String screenType = "IPS";
private float screenSize = 23.8f;
private String OSType = "Windows 10";
public Builder() {
}
public Builder setCPU(String CPU) {
this.CPU = CPU;
return this;
}
public Builder setGPU(String GPU) {
this.GPU = GPU;
return this;
}
public Builder setMemoryType(String memoryType) {
this.memoryType = memoryType;
return this;
}
public Builder setMemorySize(int memorySize) {
this.memorySize = memorySize;
return this;
}
public Builder setStorageType(String storageType) {
this.storageType = storageType;
return this;
}
public Builder setStorageSize(int storageSize) {
this.storageSize = storageSize;
return this;
}
public Builder setScreenType(String screenType) {
this.screenType = screenType;
return this;
}
public Builder setScreenSize(float screenSize) {
this.screenSize = screenSize;
return this;
}
public Builder setOSType(String OSType) {
this.OSType = OSType;
return this;
}
public Computer create() {
return new Computer(this);
}
}
private Computer(Builder builder) {
CPU = builder.CPU;
GPU = builder.GPU;
memoryType = builder.memoryType;
memorySize = builder.memorySize;
storageType = builder.storageType;
storageSize = builder.storageSize;
screenType = builder.screenType;
screenSize = builder.screenSize;
OSType = builder.OSType;
}
}
Computer 为产品类,它有一个 Builder 的静态内部类用于设置相关属性,测试代码:
Computer computer = new Computer.Builder()
.setCPU("inter-skylake-i7")
.setGPU("GTX-Titan")
.setMemoryType("ddr4-2133MHz")
.setMemorySize(16)
.setStorageType("ssd")
.setStorageSize(512)
.setScreenType("IPS")
.setScreenSize(28)
.setOSType("Ubuntu/Window10")
.create();
这里需要提到的关键点是关于相关属性的默认值问题:
Builder 模式在 Android 开发中也很常用,通常作为配置类的构建器将配置的构建和表示分离开来,同时也将配置从目标类中隔离开来,避免了过多的 setter 方法。Builder 模式比较常见的实现形式是通过调用链实现,这样的方式也会使得代码更加简洁和易懂,而且同时也可以避免了目标类被过多的接口“污染”。
Builder 模式的优点:
Builder 模式和工厂方法模式都是属于创建型模式,他们有一些共同点:这两种设计模式的都将一个产品类对象的创建过程封装起来,让客户端从具体产品类的生成中解耦,不必了解产品类构造的细节。但是其实他们两种设计模式还是有很多不同点:
https://github.com/zhaozepeng/Design-Patterns/tree/master/BuilderPattern
http://blog.csdn.net/jason0539/article/details/44992733
https://en.wikipedia.org/wiki/Builder_pattern
java/android 设计模式学习笔记(10)---建造者模式
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