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【Java】堆积木,建造者模式

0x01:建造者模式简介

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。

假如一个对象的构建很复杂,需要很多步骤。则可以使用建造者模式,将其构建对象和组装成一个对象这两步给分开来。构建部分为(Builder)和组织部分(Director),实现了构建和装配的解耦。
【Java】堆积木,建造者模式

主要角色如下:

Builder:为创建一个产品对象的各个部件指定抽象接口,一般由子类实现;

ConcreteBuilder:具体建造者,实现抽象类定义的所有方法,并且返回一个组建好的产品对象;

Director:为指挥者 / 导演类,负责安排已有模块的组装顺序,然后告诉Builder开始建造;

Product:表示被构造的复杂对象。ConcreteBuilder创建该产品的内部表示并定义它的装配过程,包含定义组成部件的类,包括将这些部件装配成最终产品的接口。

0x02:建造者模式实现

Product:要被构建的产品

public class Product {
private List<String> parts = new ArrayList<String>();
public void addPart(String part) {
parts.add(part);
}
public void show(){
if(!parts.isEmpty()){
parts.forEach(e -> {
System.out.println( e );
});
}
}
}

Director:调用具体建造者进行产品构建

public class Director {
public void construct(Builder builder) {
builder.buildPartA();
builder.buildPartB();
}
}

Builder:建造者抽象接口

public interface Builder {
void buildPartA();        //产品的A部件
void buildPartB();        //产品的B部件
Product getResult();    //组装产品建造后的结果
}

具体建造者ConcreteBuilder:有几个产品类就有几个具体的建造者,而且这多个产品类具有相同的接口或抽象类。

public class ConcreteBuilder1 implements Builder {
private Product product = new Product();
//设置产品零件
@Override
public void buildPartA() {
product.addPart("ConcreteBuilder1>>部件A");
}
@Override
public void buildPartB() {
product.addPart("ConcreteBuilder1>>部件B");
}
//组建一个产品
@Override
public Product getResult() {
return product;
}
}
public class ConcreteBuilder2 implements Builder {
private Product product = new Product();
//设置产品零件
@Override
public void buildPartA() {
product.addPart("ConcreteBuilder2>>部件A");
}
@Override
public void buildPartB() {
product.addPart("ConcreteBuilder2>>部件B");
}
//组建一个产品
@Override
public Product getResult() {
return product;
}
}

建造者模式测试代码

public class Client {
public static void main(String[] args) {
Director director = new Director();
Builder builder1 = new ConcreteBuilder1();
Builder builder2 = new ConcreteBuilder2();
//指挥者用ConcreteBuilder1的方法来建造产品
director.construct(builder1);
Product product1 = builder1.getResult();
product1.show();
//指挥者用ConcreteBuilder2的方法来建造产品
director.construct(builder2);
Product product2 = builder2.getResult();
product2.show();
}
}

可以看出建造者模式具有以下特点:

良好的封装性:建造者对客户端屏蔽了产品内部组成的细节,客户端不用关心每一个具体的产品内部是如何实现的。

符合开闭原则

便于控制细节风险:由于建造者是相互独立的,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。

0x03:建造者模式在JDK中运用

在JDK中,最经典的建造者模式的运用是StringBuilder和StringBuffer,这两个类最主要的区别就是StringBuilder线程不安全,StringBuffer线程安全。下面与StringBuilder源码讲解一下,建造者模式在JDK中的运用。

Appendable 接口定义了多个 append 方法(抽象方法),即 Appendable 为抽象建造者(Builder),定义了抽象方法

public interface Appendable {
Appendable append(CharSequence csq) throws IOException;
Appendable append(CharSequence csq, int start, int end) throws IOException;
Appendable append(char c) throws IOException;
}

AbstractStringBuilder 实现了 Appendable 接口方法所有append()方法,俨然AbstractStringBuilder 已经是就建造者,只是是一个抽象类AbstractStringBuilder ,不能实例化

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
@Override
public AbstractStringBuilder append(CharSequence s) {
if (s == null)
return appendNull();
if (s instanceof String)
return this.append((String)s);
if (s instanceof AbstractStringBuilder)
return this.append((AbstractStringBuilder)s);
return this.append(s, 0, s.length());
}
@Override
public AbstractStringBuilder append(CharSequence s, int start, int end) {
if (s == null)
s = "null";
if ((start < 0) || (start > end) || (end > s.length()))
throw new IndexOutOfBoundsException(
"start " + start + ", end " + end + ", s.length() "
+ s.length());
int len = end - start;
ensureCapacityInternal(count + len);
for (int i = start, j = count; i < end; i++, j++)
value[j] = s.charAt(i);
count += len;
return this;
}
@Override
public AbstractStringBuilder append(char c) {
ensureCapacityInternal(count + 1);
value[count++] = c;
return this;
}
// 省略
}

StringBuilder 既充当了指挥者角色(Director),同时也充当了具体的建造者(ConcreteBuilder),建造方法的实现是由 AbstractStringBuilder 完成,而 StringBuilder 继承了 AbstractStringBuilder

public final class StringBuilder
extends AbstractStringBuilder
implements java.io.Serializable, CharSequence
{
@Override
public StringBuilder append(String str) {
super.append(str);
return this;
}
//其他省略
}

从StringBuilder代码上看,大部分方法都继承与AbstractStringBuilder,虽然是重写,但是还是直接调用了AbstractStringBuilder类中非方法,只是返回对象不太一样,StringBuilder类返回的对象就是当前创建的对象this本身(Product)。

另外,MyBatis框架中也大量使用建造者模式,如果想了解MyBatis框架中什么运用建造者模式的,可以阅读下MyBatis的源码。

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