Java設計模式之建造者模式怎么實現

今天小編給大家分享一下Java設計模式之建造者模式怎么實現的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

一、引出問題

老王家需要組裝一臺筆記本電腦，但是就先買辦公本還是游戲本的問題，老王和小王吵了起來。

因為如果兩臺電腦都要，那么采購CPU、內存.......一系列配件不僅需要專業的知識，而且辦公本和游戲本的配置也是不一樣的，對于老王和小王來說，這都是現實的復雜問題。就這樣，他們從家一路吵到了電腦店......

售貨員給他們出來一個主意，如果將配置電腦這個活交給一個專業的指揮者，然后讓指揮者將采購配件交給具體的游戲本和辦公本的的采購人員，這樣你們只需要將需要的信息交給指揮者就行了，而無需關注采購和組裝過程。

這是老板又出來補充了一句，為了讓指揮者不依賴具體的采購人員，可以將采購人員進一步抽象出來。

二、模式概念與使用

實際上，上面涉及到的問題的解決辦法正是設計模式中的——建造者模式，也是創建型設計模式中的最后一個。

建造者模式將對象的創建過程和表現分離，并且調用方通過指揮者調用方法對對象進行構建，使得調用方不再關心對象構建過程，構建對象的具體過程可以根據傳入類型的不同而改變。

老王、小王就相當于客戶端調用方，指揮采購電腦的就是調用方法，他們的最終目的就是構建復雜的對象（組裝電腦），老王、小王只需要把相關信息交給指揮者，指揮者直接交給他成品，小王、老王無需關心具體的細節。

在這個設計模式中包括四個角色：

產品、建造者、具體建造者、指揮者

在實際使用中為了簡化也并不是四個角色都需要，往往只保留具體的構建過程。

我們以老王組建電腦為例，看具體的實現代碼：

產品類（電腦）

/**
 * 產品
 * @author tcy
 * @Date 30-07-2022
 */
public class Computer {
    private String CPU;
    private String GPU;
    private String memory;
    private String motherboard;
    private String hardDisk;


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

    public void setGPU(String GPU) {
        this.GPU = GPU;
    }

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

    public void setMotherboard(String motherboard) {
        this.motherboard = motherboard;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "you have a computer:\n" +
                "\t CPU: " + CPU + "\n" +
                "\t GPU: " + GPU + "\n" +
                "\t memory: " + memory + "\n" +
                "\t motherboard: " + motherboard + "\n" +
                "\t hardDisk: " + hardDisk + "\n";
    }
    Computer() {

    }

    Computer(String CPU, String GPU, String memory, String motherboard, String hardDisk) {
        this.CPU = CPU;
        this.GPU = GPU;
        this.memory = memory;
        this.motherboard = motherboard;
        this.hardDisk = hardDisk;
    }
}

抽象建造者：

/**
 * 抽象建造者
 * @author tcy
 * @Date 30-07-2022
 */
public abstract class AbstractComputerBuilder {

    protected Computer computer = new Computer();

    public abstract void CPU();

    public abstract void GPU();

    public abstract void memory();

    public abstract void motherboard();

    public abstract void hardDisk();

    public abstract Computer getComputer();
}

具體建造者1（辦公本組裝者）：

/**
 * 具體建造者2
 * @author tcy
 * @Date 30-07-2022
 */
public class OfficeComputerBuilder extends AbstractComputerBuilder{
    @Override
    public void CPU() {
        computer.setCPU("i7-7700k");
    }

    @Override
    public void GPU() {
        computer.setGPU("GTX 1050 Ti");
    }

    @Override
    public void memory() {
        computer.setMemory("32GB");
    }

    @Override
    public void motherboard() {
        computer.setMotherboard("ASUS  B560M-PLUS");
    }

    @Override
    public void hardDisk() {
        computer.setHardDisk("1TB SSD");
    }

    @Override
    public Computer getComputer() {
        System.out.println("得到了一個辦公電腦...");
        return computer;
    }
}

具體建造者2（游戲本組裝者）：

/**
 * 具體建造者1
 * @author tcy
 * @Date 30-07-2022
 */
public class GameComputerBuilder extends AbstractComputerBuilder{
    @Override
    public void CPU() {
        computer.setCPU("i9-12900K");
    }

    @Override
    public void GPU() {
        computer.setGPU("RTX 3090 Ti");
    }

    @Override
    public void memory() {
        computer.setMemory("64GB");
    }

    @Override
    public void motherboard() {
        computer.setMotherboard("Z590 AORUS MASTER");
    }

    @Override
    public void hardDisk() {
        computer.setHardDisk("2TB SSD");
    }

    @Override
    public Computer getComputer() {
        System.out.println("得到了一個游戲電腦...");
        return computer;
    }
}

指揮者：

/**
 * 指揮者
 * @author tcy
 * @Date 30-07-2022
 */
public class Director {
    private AbstractComputerBuilder builder;

    public Director(AbstractComputerBuilder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    public Computer construct() {
        builder.CPU();
        builder.GPU();

        Computer product = builder.getComputer();
        return product;
    }
}

調用方（老王和小王）：

/**
 * @author tcy
 * @Date 30-07-2022
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        new Director(new GameComputerBuilder()).construct();

        new Director(new OfficeComputerBuilder()).construct();
        }
}

這樣對于老王(調用方)來說，他需要辦公本就直接將他需要辦公本告訴指揮者，指揮者去調用相應的采購員。老王無需知道具體的采購過程，小王也同樣適用。

為了讓讀者理解的更加清晰，我們以Jdk、Mybatis、Spring中的典型適用再做介紹和講解。

三、典型應用

1、Jdk應用及Lombok應用

①StringBuilder就是使用的建造者模式。

StringBuilder 類繼承AbstractStringBuilder而我們每次在調用 append 方法的時候就是在往 AbstractStringBuilder 類中變量 value 中追加字符。

所以此時 AbstractStringBuilder 就對應抽象建造者，StringBuilder 就是具體的建造者，String 對象就是我們所需要的產品。

但是此時我們并沒有發現 Director，其實此時的 StringBuilder 類同時也充當著 Director 的角色，其 toString() 方法就是返回最終 String 對象。

②在我們使用Lombok時在實體會加注解 @Builder。

在實體上加@Builder 實際上生成了一個內部類，反編譯后我們看內部類的具體代碼。

public static Computer.ComputerBuilder builder() {
    return new Computer.ComputerBuilder();
}

public static class ComputerBuilder {
    private String CPU;
    private String GPU;
    private String memory;
    private String motherboard;
    private String hardDisk;

    ComputerBuilder() {
    }
    //鏈式調用----------------start
    public Computer.ComputerBuilder CPU(String CPU) {
        this.CPU = CPU;
        return this;
    }

    public Computer.ComputerBuilder GPU(String GPU) {
        this.GPU = GPU;
        return this;
    }

    public Computer.ComputerBuilder memory(String memory) {
        this.memory = memory;
        return this;
    }

    public Computer.ComputerBuilder motherboard(String motherboard) {
        this.motherboard = motherboard;
        return this;
    }

    public Computer.ComputerBuilder hardDisk(String hardDisk) {
        this.hardDisk = hardDisk;
        return this;
    }
    //鏈式調用----------------end
    public Computer build() {
        return new Computer(this.CPU, this.GPU, this.memory, this.motherboard, this.hardDisk);
    }

    public String toString() {
        return "Computer.ComputerBuilder(CPU=" + this.CPU + ", GPU=" + this.GPU + ", memory=" + this.memory + ", motherboard=" + this.motherboard + ", hardDisk=" + this.hardDisk + ")";
    }
}

靜態內部類實際上充當建造者、指揮者的角色，創建對象時直接調用 實體.builder() 會生成該對象 然后調用set鏈式調用賦值。

Computer.ComputerBuilder computerBuilder=Computer.builder();
computerBuilder.CPU("it-9000")
        .memory("500m");

這就大大簡化了對象的創建過程，還可以通過鏈式調用賦值。

2、Mybatis中的應用

MyBatis中的SqlSessionFactoryBuilder使用的建造者模式。

每個基于 MyBatis 的應用都是以一個 SqlSessionFactory 的實例為核心的。SqlSessionFactory 的實例可以通過 SqlSessionFactoryBuilder 獲得。

而 SqlSessionFactoryBuilder 則可以從 XML 配置文件或一個預先定制的 Configuration 的實例構建出 SqlSessionFactory 的實例。

SqlSessionFactory 就是Mybatis需要的“產品”，SqlSessionFactoryBuilder就是一個建造者，從xml配置文件或者Configuration 中取出需要的信息構成不用的對象。

3、Spring中的應用

Spring中的BeanDefinitionBuilder

BeanDefinition 是一個復雜對象，通過 BeanDefinitionBuilder 來創建它。在啟動過程中，會通過BeanDefinitionBuilder 來一步步構造復雜對象 BeanDefinition，然后通過 getBeanDefinition() 方法獲取 BeanDefinition 對象。得到 BeanDefinition 后，將它注冊到 IOC 容器中（存放在 beanDefinitionMap 中）

BeanDefinition 就是需要的“產品”，BeanDefinitionBuilder 就是建設者。

四、總結

我們可以看到，工廠模式和建造者模式用屬于創建型設計模式，最終目的都是創建對象，那他們之間有什么區別呢?在實際運用時又如何選擇呢？

其實對比看我們在上篇文章、工廠模式的例子，我們舉的例子是老王購買產品A、B、C看名字就像是批量生產，而且我們并沒有說構建過程，就像是工廠生產產品一樣。而我們這篇文章舉的例子卻是電腦這么具體且復雜的產品，且更注重每一步的組裝過程，看到這我們模模糊糊能感受到他們之間的區別。

①工廠模式創建對象無需分步驟，獲取的產品對象完全一樣；而建造者模式會因為建造的順序不同，導致產出的產品不同（比如上面的StringBuilder）；
②建造者模式更適合構建復雜的對象，可以分步驟逐步充實產品特性，而工廠模式要求在創建對象的時候就需要把所有屬性設置好；

如果只看概念性東西還是有些蒼白無力，我們舉一個典型的Spring中的例子做對比。

Spring 中的 FactoryBean 接口用的就是工廠方法模式，FactoryBean 是一個工廠 bean，我們可以通過實現 FactoryBean 接口并重寫它的 getObject() 方法來自定義工廠 bean，并自定義我們需要生成的 bean。

Spring 中自身就有很多 FactoryBean 的實現，他們隱藏了實例化一些復雜 bean 的細節，調用者無需關注那些復雜 bean 是如何創建的，只需要通過這個工廠 bean 來獲取就行了！

而BeanDefinition是一個復雜且高度個性化的一個bean，里面有很多Bean的信息，例如類名、scope、屬性、構造函數參數列表、依賴的bean、是否是單例類、是否是懶加載等，其實就是將Bean的定義信息存儲到這個BeanDefinition相應的屬性中，創建過程使用建造者模式更合適。

結合典型應用，認真體會建造者模式和工廠模式區別，參考軟件設計七大原則 在實際應用中更加靈活的使用，不生搬硬套。

以上就是“Java設計模式之建造者模式怎么實現”這篇文章的所有內容，感謝各位的閱讀！相信大家閱讀完這篇文章都有很大的收獲，小編每天都會為大家更新不同的知識，如果還想學習更多的知識，請關注億速云行業資訊頻道。