设计模式系列之「建造者模式」
欢迎收看俗到掉渣的《小Y讲堂》节目，大家好，我是小Y,一个集性感毛发与才华于一身的程序猿！近日收到《魂斗罗.归来》中的肌肉男比尔·雷泽的投诉，说要投诉小Y最近冷落他，太久没有让他上节目show muscle。没办法，为了满足这个闷骚的老男人，小Y把这次的主题设置为如果比尔是程序员，会怎么用建造者模式来实现关卡武器装配。oh，my God,很难想象战斗狂人叼着雪茄在死命敲代码的情形（一阵恶寒啊），得赶紧来幅小Y牌“止吐”图来镇镇。
一、初出茅庐的比尔·雷泽
比尔最近迷上了编程，刚学到点三脚猫功夫就吵着要写段代码为自己代言，要把自己不同的形象展现出来，比尔写了以下代码：
①角色的基配
public class Character {
//赤裸裸的比尔雷泽，出战前需要做充能、装备主武器以及副武器
private Energy energy;
private MainWeapon mainWeapon;
private ViceWeapon viceWeapon;
public Character(Energy energy, MainWeapon mainWeapon, ViceWeapon viceWeapon) {
this.energy = energy;
this.mainWeapon = mainWeapon;
this.viceWeapon = viceWeapon;
}
@Override
public String toString() {
return energy.getEnergy()+mainWeapon.getMainWeapon()+viceWeapon.getViceWeapon();
}
}
②出战前基配类型（充能、选择主武器以及副武器）
//充能
public abstract class Energy {
public abstract String getEnergy();
}
//主武器
public abstract class MainWeapon {
public abstract String getMainWeapon();
}
//副武器
public abstract class ViceWeapon {
public abstract String getViceWeapon();
}
③1VS1的武器装配
//1VS1的充能
public class OneVsOneEnergy extends Energy{
@Override
public String getEnergy() {
return "充能完成。";
}
}
//1VS1的主武器装配
public class OneVsOneMainWeapon extends MainWeapon{
@Override
public String getMainWeapon() {
return "主武器：黄金加特林。";
}
}
//1VS1的副武器装配
public class OneVsOneViceWeapon extends ViceWeapon{
@Override
public String getViceWeapon() {
return "副武器：集速手雷。";
}
}
④3VS3的武器装配
//3VS3的充能
public class ThreeVsThreeEnergy extends Energy{
@Override
public String getEnergy() {
return "充能完成。";
}
}
//3VS3的主武器装配
public class ThreeVsThreeMainWeapon extends MainWeapon{
@Override
public String getMainWeapon() {
return "主武器：突击步枪。";
}
}
//3VS3的副武器装配
public class ThreeVsThreeViceWeapon extends ViceWeapon{
@Override
public String getViceWeapon() {
return "副武器：等离子喷射器。";
}
}
⑤Client实现
public class Client {
public static void main(String[] args){
//1VS1下的比尔
Character OneVsOneOfBill=new Character(new OneVsOneEnergy(),new OneVsOneMainWeapon(),new OneVsOneViceWeapon());
System.out.println(OneVsOneOfBill);
//3VS3下的比尔
Character threeVThreeOfBill=new Character(new ThreeVsThreeEnergy(),new ThreeVsThreeMainWeapon(),new ThreeVsThreeViceWeapon());
System.out.println(threeVThreeOfBill);
}
}
输出结果
充能完成。主武器：黄金加特林。副武器：集速手雷。
充能完成。主武器：突击步枪。副武器：等离子喷射器。
对于一个刚学习编程的比尔来说，撇开设计模式来说，能够写出这样的代码，小Y都是佩服得不要不要的了,但是为了唬住这个没长全毛的比尔，小Y毅然搬出了设计模式，对比尔进行了义正言辞的批评教育：
- 随着等级的越来越高，面对的关卡种类就会越来越多，这也意味着不同的关卡的主副武器的搭配的种类就会越来越多，况且这个例子只是一个简单的传参，如果传参复杂点还按照这种传参的方式进行会很容易搞混，出现搭配不对的情况。
- 产品的内部组成暴露给客户端，封装性差。
为了防止比尔反驳，小Y立马抛出建造者模式。
二、基本概念
1.定义
将一个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。
2.理解
就是把一个产品（对象）表示（展示）和构建（创建）过程分离开来，这样产品的构建流程相同却可以有不同的产品表示。
3.为何使用建造者模式
- 是为了将构建复杂对象的过程和它的部件解耦。
- 建造者模式的封装性很好。使用建造者模式可以有效的封装变化。
4.应用场景
- 同一个创建过程需要有不同的内部表象的产品对象。
- 创建复杂对象的算法独立于组成对象的部件。
5.角色介绍
-
Director导演类
负责调用适当的建造者来组建产品，导演类一般不与产品类发生依赖关系，与导演类直接交互的是建造者类。 -
Builder抽象建造者
规范产品的组建，一般是由子类实现。 -
ConcreteBuilder具体建造者
实现抽象类的所有未实现的方法，具体来说一般是两项任务：组建产品；返回组建好的产品。。 -
Product产品类
由一系列部件组成，一般是一个较为复杂的对象，也就是说创建对象的过程比较复杂，一般会有比较多的代码量。
-
建造模式分成两个很重要的部分：
一个部分是Builder接口，这里是定义了如何构建各个部件，也就是知道每个部件功能如何实现，以及如何装配这些部件到产品中去；另外一个部分是Director，Director是知道如何组合来构建产品，也就是说Director负责整体的构建算法，而且通常是分步骤地来执行。
三、案列实现
经过小Y孜孜不倦的教诲，比尔·雷泽总算是领悟了建造者模式的精髓，决定了重新修改了修改一下上面的代码，经过整理得到：
1.UML清单
2.代码实现
①修改后角色的基配
public class Character {
//赤裸裸的比尔雷泽，出战前需要做充能、装备主武器以及副武器
private Energy energy;
private MainWeapon mainWeapon;
private ViceWeapon viceWeapon;
public Energy getEnergy() {
return energy;
}
public void setEnergy(Energy energy) {
this.energy = energy;
}
public MainWeapon getMainWeapon() {
return mainWeapon;
}
public void setMainWeapon(MainWeapon mainWeapon) {
this.mainWeapon = mainWeapon;
}
public ViceWeapon getViceWeapon() {
return viceWeapon;
}
public void setViceWeapon(ViceWeapon viceWeapon) {
this.viceWeapon = viceWeapon;
}
@Override
public String toString() {
return energy.getEnergy()+mainWeapon.getMainWeapon()+viceWeapon.getViceWeapon();
}
}
②角色建造抽象类
public interface CharacterBuilder {
void makeEnergy();
void makeMainWeapon();
void makeViceWeapon();
public Character build();
}
③1VS1具体建造者
public class OneVsOneBulider implements CharacterBuilder {
private Character character;
public OneVsOneBulider() {
this.character = new Character();
}
@Override
public void makeEnergy() {
character.setEnergy(new OneVsOneEnergy());
}
@Override
public void makeMainWeapon() {
character.setMainWeapon(new OneVsOneMainWeapon());
}
@Override
public void makeViceWeapon() {
character.setViceWeapon(new OneVsOneViceWeapon());
}
@Override
public Character build() {
return character;
}
}
④3VS3具体建造者
public class ThreeVsThreeBulider implements CharacterBuilder {
private Character character;
public ThreeVsThreeBulider() {
character = new Character();
}
@Override
public void makeEnergy() {
character.setEnergy(new ThreeVsThreeEnergy());
}
@Override
public void makeMainWeapon() {
character.setMainWeapon(new ThreeVsThreeMainWeapon());
}
@Override
public void makeViceWeapon() {
character.setViceWeapon(new ThreeVsThreeViceWeapon());
}
@Override
public Character build() {
return character;
}
}
⑤Director导演类
public class CharacterDirector {
private CharacterBuilder characterBuilder;
public CharacterDirector(CharacterBuilder characterBuilder) {
this.characterBuilder = characterBuilder;
}
public Character createCharacter(){
characterBuilder.makeEnergy();
characterBuilder.makeMainWeapon();
characterBuilder.makeViceWeapon();
return characterBuilder.build();
}
}
⑥Client实现
public class Client {
public static void main(String[] args){
//1VS1下的比尔
CharacterBuilder oneVsOneBulider=new OneVsOneBulider();
CharacterDirector characterDirector=new CharacterDirector(oneVsOneBulider);
System.out.println(characterDirector.createCharacter());
//3VS3下的比尔
CharacterBuilder threeVsThreeBulider=new ThreeVsThreeBulider();
characterDirector=new CharacterDirector(threeVsThreeBulider);
System.out.println(characterDirector.createCharacter());
}
}
输出结果
充能完成。主武器：黄金加特林。副武器：集速手雷。
充能完成。主武器：突击步枪。副武器：等离子喷射器
四、优缺点
1.优点
-
封装性，使用建造者模式可以使客户端不必知道产品内部组成的细节，如例子中我们就不需要关心每一个具体的模型内部是如何实现。
-
建造者独立，容易扩展。OneVsOneBulider和ThreeVsThreeBulider是相互独立的，对系统的扩展非常有利。
-
便于控制细节风险。由于具体的建造者是独立的，因此可以对建造过程逐步细化，而不对其他的模块产生任何影响。
-
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”。
2.缺点
-
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。
五、总结
建造者模式关注的是零件类型和装配工艺（顺序），这是它与工厂方法模式最大不同的地方，虽然同为创建类模式，但是注重点不同。下一篇就是工厂方法模式，有兴趣的可以继续留意。
节目到了尾声了，让我们用热烈的掌声感谢重量级嘉宾比尔雷泽，好走不送。
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