Java设计模式-建造者(Builder)模式

最近在看Mybatis的源码, 在阅读解析 XML 配置文件的过程中, 发现使用到了建造者(Builder)模式。 因此, 打算重温一下该设计模式。

由来

假设我们需要画一个小人, 我们可能会有以下的构造函数定义:

public Person(HeadType headType, HairType hairType, HairColor hairColor, FaceType faceType, BodyType bodyType, ArmType amrType, LegType legTyype) {
}

看到这么一个构造函数, 估计我们自己以后回来看的时候都懵了, 这么多参数, 导致我们后续的维护也很麻烦。

而构造模式就可以解决此类的问题。

使用

目标是画一个小人

1. 定义抽象 Builder

先定义抽象的PersonBuilder。 该类定义了画小人需要的步骤, 这样每个通过PersonBuilder产生的对象本质上就都是一样的了, 只不过个性上可以不一样。

abstract class PersonBuilder {
    protected Graphics graphics;

    public PersonBuilder(Graphics graphics) {
        this.graphics = graphics;
    }

    public abstract void buildHead();
    public abstract void buildBody();
    public abstract void buildArmLeft();
    public abstract void buildArmRight();
    public abstract void buildLegLeft();
    public abstract void buildLegRight();
}

2. 定义具体 Builder

在定义一个具体的实现类PersonFatBuilder。 该类继承PersonBuilder, 并实现了抽象方法。

public class PersonFatBuilder extends PersonBuilder {
    public PersonFatBuilder(Graphics graphics) {
        super(graphics);
    }
    @Override
    public void buildHead() {
        graphics.drawOval(50, 20, 30, 30);
        graphics.drawArc(50, 30, 10, 5, 45, 135);
        graphics.drawArc(70, 30, 10, 5, 45, 135);
        graphics.drawArc(60, 35, 10, 5, 200, 135);
    }

    @Override
    public void buildBody() {
        graphics.drawRect(55, 50, 20, 50);
    }

    @Override
    public void buildArmLeft() {
        graphics.drawLine(55, 50, 40, 100);
    }

    @Override
    public void buildArmRight() {
        graphics.drawLine(75, 50, 90, 100);
    }

    @Override
    public void buildLegLeft() {
        graphics.drawLine(55, 100, 45, 150);
    }

    @Override
    public void buildLegRight() {
        graphics.drawLine(75, 100, 85, 150);
    }
}

3. 定义具体 Director

该类负责具体的建造过程, 对建成什么样不关心。

public class PersonDirector {
    private PersonBuilder personBuilder;

    public PersonDirector(PersonBuilder personBuilder) {
        this.personBuilder = personBuilder;
    }

    public void drawPerson() {
        personBuilder.buildHead();
        personBuilder.buildBody();
        personBuilder.buildArmLeft();
        personBuilder.buildArmRight();
        personBuilder.buildLegLeft();
        personBuilder.buildLegRight();
    }
}

4. 测试

建立一个窗口,将小人画出来。

 public static void main(String[] args) {
    EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            // 创建窗口对象
            JFrame frame = new JFrame();
            frame.setVisible(true);
            frame.setTitle("画人");
            frame.setSize(250, 300);

            // 设置窗口关闭按钮的默认操作(点击关闭时退出进程)
            frame.setDefaultCloseOperation(WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE);

            // 把窗口位置设置到屏幕的中心
            frame.setLocationRelativeTo(null);
            frame.setContentPane(new JPanel(){
                @Override
                protected void paintComponent(Graphics g) {
                    super.paintComponent(g);
                    PersonThinBuilder thinBuilder = new PersonThinBuilder(g);
                    PersonDirector director = new PersonDirector(thinBuilder);
                    director.drawPerson();


                }
            });
        }
    });
}

结果如下:

瘦小人

定义

文字定义

将复杂对象的构建与它的表示分离, 使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

换句话解释, 允许你创建不同种类的对象, 同时又能避免对构造函数的污染。当对象有多种类型时, 该模式非常有用。 或者在创建对象时涉及到很多的步骤。

结构图

引用《大话设计模式》的一个图

结构图

抽象类Builder:为创建Product对象而抽象的接口。

继承类ConcreateBuilder:具体的建造者, 构造和装配各个部件。

具体产品类Product:我们需要建造的对象。

Director: 用来创建产品的, 其内部有Builder类型的成员变量。

优点

  1. Director 不需要知道 Product 的内部细节, 它只提供需要的信息给建设者, 由具体的建造者ConcreateBuilder处理从而完成产品的构造。
  2. 建造者模式将复杂的产品创建过程分散到了不同的对象中, 从而实现对产品创建过程更精确的控制, 创建过程更加清晰。
  3. 每个具体的建造者都可以创建出完整的产品对象, 而且是相互独立的。 因此, 调用端可以通过不同的具体建造者就可以得到不同的对象。当有新的产品出现时, 不需要改变原有代码, 只需要添加一个建造者即可。

举例

现在如果我们想建造一个胖小人,有五官的。那我们只需要添加一个PersonFatBuilder类就可以了, 不需要改原有代码。

public class PersonFatBuilder extends PersonBuilder {
    public PersonFatBuilder(Graphics graphics) {
        super(graphics);
    }
    @Override
    public void buildHead() {
        graphics.drawOval(50, 20, 30, 30);
        graphics.drawArc(50, 30, 10, 5, 45, 135);
        graphics.drawArc(70, 30, 10, 5, 45, 135);
        graphics.drawArc(60, 35, 10, 5, 200, 135);
    }

    @Override
    public void buildBody() {
        graphics.drawRect(55, 50, 20, 50);
    }

    @Override
    public void buildArmLeft() {
        graphics.drawLine(55, 50, 40, 100);
    }

    @Override
    public void buildArmRight() {
        graphics.drawLine(75, 50, 90, 100);
    }

    @Override
    public void buildLegLeft() {
        graphics.drawLine(55, 100, 45, 150);
    }

    @Override
    public void buildLegRight() {
        graphics.drawLine(75, 100, 85, 150);
    }
}

结果:

胖小人