創(chuàng)建型設(shè)計模式-建造者模式

創(chuàng)建型設(shè)計模式-建造者模式本章教學(xué)內(nèi)容建造者模式模式動機與定義模式結(jié)構(gòu)與分析模式實例與解析模式效果與應(yīng)用模式擴展建造者模式模式動機無論是在現(xiàn)實世界中還是在軟件系統(tǒng)中，都存在一些復(fù)雜的對象，它們擁有多個組成部分，如汽車，它包括車輪、方向盤、發(fā)送機等各種部件。而對于大多數(shù)用戶而言，無須知道這些部件的裝配細(xì)節(jié)，也幾乎不會使用單獨某個部件，而是使用一輛完整的汽車，可以通過建造者模式對其進行設(shè)計與描述，建造者模式可以將部件和其組裝過程分開，一步一步創(chuàng)建一個復(fù)雜的對象。用戶只需要指定復(fù)雜對象的類型就可以得到該對象，而無須知道其內(nèi)部的具體構(gòu)造細(xì)節(jié)。建造者模式模式動機建造者模式模式動機在軟件開發(fā)中，也存在大量類似汽車一樣的復(fù)雜對象，它們擁有一系列成員屬性，這些成員屬性中有些是引用類型的成員對象。而且在這些復(fù)雜對象中，還可能存在一些限制條件，如某些屬性沒有賦值則復(fù)雜對象不能作為一個完整的產(chǎn)品使用；有些屬性的賦值必須按照某個順序，一個屬性沒有賦值之前，另一個屬性可能無法賦值等。復(fù)雜對象相當(dāng)于一輛有待建造的汽車，而對象的屬性相當(dāng)于汽車的部件，建造產(chǎn)品的過程就相當(dāng)于組合部件的過程。由于組合部件的過程很復(fù)雜，因此，這些部件的組合過程往往被“外部化”到一個稱作建造者的對象里，建造者返還給客戶端的是一個已經(jīng)建造完畢的完整產(chǎn)品對象，而用戶無須關(guān)心該對象所包含的屬性以及它們的組裝方式，這就是建造者模式的模式動機。建造者模式模式定義建造者模式(BuilderPattern)：將一個復(fù)雜對象的構(gòu)建與它的表示分離，使得同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示。建造者模式是一步一步創(chuàng)建一個復(fù)雜的對象，它允許用戶只通過指定復(fù)雜對象的類型和內(nèi)容就可以構(gòu)建它們，用戶不需要知道內(nèi)部的具體構(gòu)建細(xì)節(jié)。建造者模式屬于對象創(chuàng)建型模式。根據(jù)中文翻譯的不同，建造者模式又可以稱為生成器模式。建造者模式模式定義BuilderPattern:Separatetheconstructionofacomplexobjectfromitsrepresentationsothatthesameconstructionprocesscancreatedifferentrepresentations.Frequencyofuse:mediumlow建造者模式模式結(jié)構(gòu)建造者模式模式結(jié)構(gòu)建造者模式包含如下角色：Builder：抽象建造者ConcreteBuilder：具體建造者Director：指揮者Product：產(chǎn)品角色建造者模式模式分析一個典型的復(fù)雜對象其類代碼示例如下：publicclassProduct{ privateStringpartA;//可以是任意類型

privateStringpartB; privateStringpartC; //partA的Getter方法和Setter方法省略

//partB的Getter方法和Setter方法省略

//partC的Getter方法和Setter方法省略}建造者模式模式分析抽象建造者類中定義了產(chǎn)品的創(chuàng)建方法和返回方法，其典型代碼如下：publicabstractclassBuilder{ protectedProductproduct=newProduct();

publicabstractvoidbuildPartA(); publicabstractvoidbuildPartB(); publicabstractvoidbuildPartC();

publicProductgetResult() { returnproduct; }}建造者模式模式分析建造者模式的結(jié)構(gòu)中還引入了一個指揮者類Director，該類的作用主要有兩個：一方面它隔離了客戶與生產(chǎn)過程；另一方面它負(fù)責(zé)控制產(chǎn)品的生成過程。指揮者針對抽象建造者編程，客戶端只需要知道具體建造者的類型，即可通過指揮者類調(diào)用建造者的相關(guān)方法，返回一個完整的產(chǎn)品對象。

建造者模式模式分析指揮者類的代碼示例如下：publicclassDirector{ privateBuilderbuilder;

publicDirector(Builderbuilder) {

this.builder=builder; }

publicvoidsetBuilder(Builderbuilder) {

this.builder=builer; }

publicProductconstruct() {

builder.buildPartA();

builder.buildPartB();

builder.buildPartC(); returnbuilder.getResult(); }}建造者模式模式分析客戶端類代碼片段：在客戶端代碼中，無須關(guān)心產(chǎn)品對象的具體組裝過程，只需確定具體建造者的類型即可，建造者模式將復(fù)雜對象的構(gòu)建與對象的表現(xiàn)分離開來，這樣使得同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建出不同的表現(xiàn)。……Builderbuilder=newConcreteBuilder();Directordirector=newDirector(builder);Productproduct=director.construct();……建造者模式建造者模式實例與解析實例：KFC套餐建造者模式可以用于描述KFC如何創(chuàng)建套餐：套餐是一個復(fù)雜對象，它一般包含主食（如漢堡、雞肉卷等）和飲料（如果汁、可樂等）等組成部分，不同的套餐有不同的組成部分，而KFC的服務(wù)員可以根據(jù)顧客的要求，一步一步裝配這些組成部分，構(gòu)造一份完整的套餐，然后返回給顧客。建造者模式建造者模式實例與解析KFC使用了建造者模式建造者模式建造者模式實例與解析實例：KFC套餐建造者模式模式優(yōu)缺點建造者模式的優(yōu)點在建造者模式中，客戶端不必知道產(chǎn)品內(nèi)部組成的細(xì)節(jié)，將產(chǎn)品本身與產(chǎn)品的創(chuàng)建過程解耦，使得相同的創(chuàng)建過程可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品對象。每一個具體建造者都相對獨立，而與其他的具體建造者無關(guān)，因此可以很方便地替換具體建造者或增加新的具體建造者，用戶使用不同的具體建造者即可得到不同的產(chǎn)品對象?？梢愿泳?xì)地控制產(chǎn)品的創(chuàng)建過程。將復(fù)雜產(chǎn)品的創(chuàng)建步驟分解在不同的方法中，使得創(chuàng)建過程更加清晰，也更方便使用程序來控制創(chuàng)建過程。增加新的具體建造者無須修改原有類庫的代碼，指揮者類針對抽象建造者類編程，系統(tǒng)擴展方便，符合“開閉原則”。建造者模式模式優(yōu)缺點建造者模式的缺點如下：建造者模式所創(chuàng)建的產(chǎn)品一般具有較多的共同點，其組成部分相似，如果產(chǎn)品之間的差異性很大，則不適合使用建造者模式，因此其使用范圍受到一定的限制。如果產(chǎn)品的內(nèi)部變化復(fù)雜，可能會導(dǎo)致需要定義很多具體建造者類來實現(xiàn)這種變化，導(dǎo)致系統(tǒng)變得很龐大。建造者模式模式適用環(huán)境在以下情況下可以使用建造者模式：需要生成的產(chǎn)品對象有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這些產(chǎn)品對象通常包含多個成員屬性。需要生成的產(chǎn)品對象的屬性相互依賴，需要指定其生成順序。對象的創(chuàng)建過程獨立于創(chuàng)建該對象的類。在建造者模式中引入了指揮者類，將創(chuàng)建過程封裝在指揮者類中，而不在建造者類中。隔離復(fù)雜對象的創(chuàng)建和使用，并使得相同的創(chuàng)建過程可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品。建造者模式模式應(yīng)用(1)JavaMail（一步一步構(gòu)造一個完整的郵件對象，然后發(fā)送）……//由郵件會話對象新建一個郵件消息對象MimeMessagemessage=newMimeMessage(session);//設(shè)置郵件地址InternetAddressfrom=newInternetAddress("sunny@");message.setFrom(from);//設(shè)置發(fā)件人InternetAddressto=newInternetAddress(to_mail);message.setRecipient(Message.RecipientType.TO,to);//設(shè)置收件人，并設(shè)置其接收類型為TOmessage.setSubject(to_title);//設(shè)置主題message.setText(to_content);//設(shè)置信件內(nèi)容message.setSentDate(newDate());//設(shè)置發(fā)信時間message.saveChanges();//存儲郵件信息Transporttransport=session.getTransport("smtp");transport.connect("","test","test");transport.sendMessage(message,message.getAllRecipients());……建造者模式模式應(yīng)用(2)在很多游戲軟件中，地圖包括天空、地面、背景等組成部分，人物角色包括人體、服裝、裝備等組成部分，可以使用建造者模式對其進行設(shè)計，通過不同的具體建造者創(chuàng)建不同類型的地圖或人物。建造者模式模式模式建造者模式的簡化省略抽象建造者角色：如果系統(tǒng)中只需要一個具體建造者的話，可以省略掉抽象建造者。省略指揮者角色：在具體建造者只有一個的情況下，如果抽象建造者角色已經(jīng)被省略掉，那么還可以省略指揮者角色，讓Builder角色扮演指揮者與建造者雙重角色。建造者模式模式模式建造者模式與抽象工廠模式的比較與抽象工廠模式相比，建造者模式返回一個組裝好的完整產(chǎn)品，而抽象工廠模式返回一系列相關(guān)的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品位于不同的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了一個產(chǎn)品族。在抽象工廠模式中，客戶端實例化工廠類，然后調(diào)用工廠方法獲取所需產(chǎn)品對象，而在建造者模式中，客戶端可以不直接調(diào)用建造者的相關(guān)方法，而是通過指揮者類來指導(dǎo)如何生成對象，包括對象的組裝過程和建造步驟，它側(cè)重于一步步構(gòu)造一個復(fù)雜對象，返回一個完整的對象。如果將抽象工廠模式看成汽車配件生產(chǎn)工廠，生產(chǎn)一個產(chǎn)品族的產(chǎn)品，那么建造者模式就是一個汽車組裝工廠，通過對部件的組裝可以返回一輛完整的汽車。本章小結(jié)建造者模式將一個復(fù)雜對象的構(gòu)建與它的表示分離，使得同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示。建造者模式是一步一步創(chuàng)建一個復(fù)雜的對象，它允許用戶只通過指定復(fù)雜對象的類型和內(nèi)容就可以構(gòu)建它們，用戶不需要知道內(nèi)部的具體構(gòu)建細(xì)節(jié)。建造者模式屬于對象創(chuàng)建型模式。建造者模式包含如下四個角色：抽象建造者為創(chuàng)建一個產(chǎn)品對象的各個部件指定抽象接口；具體建造者實現(xiàn)了抽象建造者接口，實現(xiàn)各個部件的構(gòu)造和裝配方法，定義并明確它所創(chuàng)建的復(fù)雜對象，也可以提供一個方法返回創(chuàng)建好的復(fù)雜產(chǎn)品對象；產(chǎn)品角色是被構(gòu)建的復(fù)雜對象，包含多個組成部件；指揮者負(fù)責(zé)安排復(fù)雜對象的建造次序，指揮者與抽象建造者之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以在其construct()建造方法中調(diào)用建造者對象的部件構(gòu)造與裝配方法，完成復(fù)雜對象的建造。本章小結(jié)在建造者模式的結(jié)構(gòu)中引入了一個指揮者類，該類的作用主要有兩個：一方面它隔離了客戶與生產(chǎn)過程；另一方面它負(fù)責(zé)控制產(chǎn)品的生成過程。指揮者針對抽象建造者編程，客戶端只需要知道具體建造者的類型，即可通過指揮者類調(diào)用建造者的相關(guān)方法，返回一個完整的產(chǎn)品對象。建造者模式的主要優(yōu)點在于客戶端不必知道產(chǎn)品內(nèi)部組成的細(xì)節(jié)，將產(chǎn)品本身與產(chǎn)品的創(chuàng)建過程解耦，使得相同的創(chuàng)建過程可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品對象，每一個具體建造者都相對獨立，而與其他的具體建造者無關(guān)，因此可以很方便地替換具體建造者或增加新的具體建造者，符合