构建复杂对象-建造者模式

模式介绍

Builder模式是指一步一步来构建出一个复杂的对象。
它允许用户在不知道内部构建细节的情况下,非常精细地控制对象构建流程。
该模式是为了将构建过程非常复杂的对象进行拆分,让它与它的部件解耦,提升代码的可读性以及扩展性。

模式结构

建造者模式包含如下角色:

  • Product:产品角色
  • Builder:抽象的建造者
  • ConcreteBuilder:具体的建造者
  • Director:指挥者

模式实例

我们来举个生活中的例子来描述建造者模式的各个角色:
假设我们现在是一个手机的生产商,各大手机厂商都会来找我们制造手机,比如小米、华为、三星、魅族等。每个厂商的手机配置都不一致,包括CPU型号、内存大小、像素大小等等。
现在我们将这个例子中的对象转化成建造者模式的各个角色:

  • Product:我们生产的手机就是商品,Product中应该包含手机的各个部件。
  • Builder:抽象Builder类,细节全在ConcreteBuilder中。
  • ConcreteBuilder:继承了Builder类,这里有手机的组装细节。
  • Director:这里的指挥者就是各大手机厂商,我要让你生产一台小米手机并给了你一系列参数,你就要按照参数,生产我想要的手机,其他手机也是同样的同理。

纸上谈兵终觉浅,我们将上述实例转化成代码看一看:
首先是Product,它应该包含手机的构成元素:

public class PhoneProduct {

    private String brand;//品牌
    private String CPU;//CPU
    private String memorySize;//内存大小
    private String pixel;//像素大小


    public void setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
    }

    public void setCPU(String CPU) {
        this.CPU = CPU;
    }

    public void setMemorySize(String memorySize) {
        this.memorySize = memorySize;
    }

    public void setPixel(String pixel) {
        this.pixel = pixel;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "品牌:" + brand +
                "\nCPU:" + CPU +
                "\n内存大小:" + memorySize +
                "\n像素大小:" + pixel;
    }

我们可以看出,一台手机的构建元素有:品牌、CPU、内存大小以及像素大小,如果还有其他元素,只需要继续添加成员变量即可。
有了手机的构建元素,如何将这些元素拼接成手机,就是Builder要做的事情了:

public abstract class PhoneBuilder {
    //构建手机品牌
    public abstract void buildBrand(String brand);
    //构建手机CPU
    public abstract void buildCPU(String cpu);
    //构建手机内存
    public abstract void buildMemorySize(String memorySize);
    //构建手机像素大小
    public abstract void buildPixel(String pixel);
    //将各个零件进行拼接
    public abstract PhoneProduct create();
}

可以看到抽象的Builder类中有各个元素的组装方法,并且最后还有一个组装手机的方法:create()
接下来我们使用ConcreteBuilder来继承Builder并实现具体的组装细节:

public class ConcretePhoneBuilder extends PhoneBuilder {
    //商品手机
    private PhoneProduct product = new PhoneProduct();
    
    @Override
    public void buildBrand(String brand) {
        product.setBrand(brand);
    }

    @Override
    public void buildCPU(String cpu) {
        product.setCPU(cpu);
    }

    @Override
    public void buildMemorySize(String memorySize) {
        product.setMemorySize(memorySize);
    }

    @Override
    public void buildPixel(String pixel) {
        product.setPixel(pixel);
    }

    @Override
    public PhoneProduct create() {
        return product;
    }
}

ConcreteBuilder中包含了每个零件组装和最后拼接过程create()的所有细节。
到这里,我们作为一个手机生产商,已经具备了生产手机的能力,接下来就要接待客户了!
平时大家都说,客户是上帝。今天在这里,也是如此。
所以起到主导作用的,就是我们的客户Director

public class PhoneDirector {

    private PhoneBuilder builder;

    public PhoneDirector(PhoneBuilder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    public PhoneProduct constuct(String brand, String cpu, String memorySize, String pixel) {


        builder.buildBrand(brand);
        builder.buildCPU(cpu);
        builder.buildMemorySize(memorySize);
        builder.buildPixel(pixel);

        return builder.create();
    }
}

可以看到Director中持有PhoneBuilder对象,这里的constuct(,,,,)就相当于客户的需求,告诉我们手机的具体配置,接着我们拿着具体需求去ConcreteBuilder中构建具体的手机,并返回给用户。
整个建造者模式就是这样的,接下来我们来做下简单的测试:

//创建Builder对象
PhoneBuilder miBuilder = new ConcretePhoneBuilder();
//创建管理者
PhoneDirector director = new PhoneDirector(miBuilder);
//生成商品
PhoneProduct product = director.constuct("小米", "骁龙825", "4GB", "1500万像素");
//展示构建结果
textView.setText(product.toString());

首先创建Builder并传递给Director,接下来调用Director的构建方法并传递需求,一台手机就构建出来了。
在这个过程中,管理者Director完全不知手机道构建细节。代码的扩展性以及可读性都有质的提升。

模式变形

在刚刚接触到Builder模式时,我就发现了于我而言,一个非常巨大的应用场景,完美解决一个让我极其难受的问题。
由于篇幅问题,模式变形我决定新起一篇文章中解释

总结

Demo我已经上传至GitHub,各位看官可自行食用
上面的例子,仅仅是个例子,看起来似乎仅仅是增加了工作量。
但事实并不是这样的,这种写法的扩展性、可读性都是有很大提升的,希望各位看官都可以理解这种代码思想
还有一点是,建造者模式与之后要讲到的工厂模式类似,他们都是建造者模式,适用的场景也很相似。
一般来说,如果产品的建造很复杂,那么请用工厂模式;如果产品的建造更复杂,那么请用建造者模式

感谢

《Android源码设计模式解析与实战》 何红辉、关爱民 著

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