【设计模式系列】建造者模式(十)

news2024/11/6 18:53:18

目录

一、什么是建造者模式

二、建造者模式的角色

三、建造者模式的典型应用

四、建造者模式在StringBuilder中的应用

五、典型建造者模式的案例


一、什么是建造者模式

建造者模式(Builder Pattern)是一种创建型设计模式,用于构建复杂对象。它将一个复杂对象的构建和表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

二、建造者模式的角色

  1. Product(产品角色):Product是最终要构建的复杂对象的类。它定义了产品的属性和行为,但不包含构建逻辑。

  2. Builder(抽象建造者):Builder是一个接口或抽象类,它声明了用于构建Product对象的各个步骤的方法。这些方法通常返回Builder对象本身,以支持链式调用。其中Builder类不实现具体的构建逻辑,而是在具体的建造者类中实现。

  3. ConcreteBuilder(具体建造者):ConcreteBuilder实现了Builder接口,并提供了构建Product对象的具体逻辑。它负责创建Product的实例,并根据Builder接口中定义的方法来组装产品。

  4. Director(指挥者)(可选):Director类负责管理构建过程,它接受一个Builder对象,并使用该对象的构建方法来创建一个Product对象。Director类使得构建过程与客户端代码解耦。

三、建造者模式的典型应用

  1. 复杂对象的构建: 建造者模式允许逐步构建复杂对象,特别适用于创建具有许多配置选项的对象。例如,在Java核心库中,StringBuilderStringBufferappend() 方法就是建造者模式的典型应用,它们允许动态地构建字符串。

  2. 不同表现形式的产品构建: 当需要创建不同表现形式的产品时,可以使用建造者模式。例如,可以同时构建纸质和电子版手册,尽管这两种产品不遵循相同的接口,但可以使用相同的构建步骤。

四、建造者模式在StringBuilder中的应用

在Java中,StringBuilder类并没有直接使用建造者模式,但我们可以类比理解。StringBuilder提供了一种可变的字符序列,它允许我们通过链式调用来构建字符串。虽然StringBuilder不是通过建造者模式构建的,但它提供了一种类似建造者模式的接口风格,允许我们逐步构建字符串。

如果我们想要模拟建造者模式在StringBuilder中的应用,可以创建一个StringBuilderBuilder类,它包含一个StringBuilder对象,并提供一系列方法来构建字符串,如下所示:

public class StringBuilderBuilder {
    private StringBuilder stringBuilder;

    public StringBuilderBuilder() {
        this.stringBuilder = new StringBuilder();
    }

    public StringBuilderBuilder append(String str) {
        this.stringBuilder.append(str);
        return this; // 返回自身以支持链式调用
    }

    public StringBuilderBuilder append(int value) {
        this.stringBuilder.append(value);
        return this;
    }

    public StringBuilderBuilder append(char value) {
        this.stringBuilder.append(value);
        return this;
    }

    // 更多的append方法...

    public String build() {
        return this.stringBuilder.toString();
    }
}

// 使用
StringBuilderBuilder builder = new StringBuilderBuilder();
String result = builder.append("Hello").append(" ").append("World").build();

在这个例子中,StringBuilderBuilder类扮演了建造者的角色,它提供了一系列的append方法来逐步构建字符串,并最终通过build方法返回构建好的字符串。这种方式使得字符串的构建过程更加清晰和灵活。

五、典型建造者模式的案例

1. 定义产品类(Product)

public class Computer {
    private String cpu;
    private String memory;
    private String hardDisk;

    private Computer(Builder builder) {
        this.cpu = builder.cpu;
        this.memory = builder.memory;
        this.hardDisk = builder.hardDisk;
    }

    public void assemble() {
        System.out.println("Assembling computer with CPU: " + cpu + ", Memory: " + memory + ", Hard Disk: " + hardDisk);
    }

    public static class Builder {
        private String cpu;
        private String memory;
        private String hardDisk;

        public Builder setCPU(String cpu) {
            this.cpu = cpu;
            return this;
        }

        public Builder setMemory(String memory) {
            this.memory = memory;
            return this;
        }

        public Builder setHardDisk(String hardDisk) {
            this.hardDisk = hardDisk;
            return this;
        }

        public Computer build() {
            return new Computer(this);
        }
    }
}

2. 定义指挥者类(Director)

public class ComputerDirector {
    private Computer.Builder builder;

    public ComputerDirector(Computer.Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    public Computer construct() {
        builder.setCPU("Intel i7");
        builder.setMemory("16GB");
        builder.setHardDisk("1TB");
        return builder.build();
    }
}

3. 使用建造者模式和指挥者构建对象

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建具体的建造者对象
        Computer.Builder builder = new Computer.Builder();
        // 创建指挥者对象,并传入建造者对象
        ComputerDirector director = new ComputerDirector(builder);
        // 使用指挥者对象指导构建过程
        Computer computer = director.construct();
        // 组装电脑
        computer.assemble();
    }
}
  • Computer:产品类,包含三个属性:CPU、内存和硬盘。构造函数是私有的,只能通过内部的 Builder 类来创建对象。
  • BuilderComputer 的内部静态类,实现了建造者模式。提供了 setCPUsetMemory 和 setHardDisk 方法来设置 Computer 的属性,并返回 Builder 对象本身以支持链式调用。build 方法用于创建 Computer 对象。
  • ComputerDirector:指挥者类,它接受一个 Computer.Builder 对象,并使用该对象的构建方法来创建一个 Computer 对象。construct 方法定义了构建 Computer 对象的步骤。
  • Client:客户端代码创建 Computer.Builder 对象,然后创建 ComputerDirector 对象并传入 Builder 对象。客户端使用 ComputerDirector 的 construct 方法来指导构建过程,并最终组装电脑。

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