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Builder模式是一步一步创建一个复杂对象的创建型模式#xff0c;它允许用户在不知道内部构建细节的情况下#xff0c;可以更精细的控制对象的构造流程。该模式是为了将构建复杂对象的过程和它的部件解耦#xff0c;使得构建过程和部件的表示隔离开来。
因为一个复…一、介绍
Builder模式是一步一步创建一个复杂对象的创建型模式它允许用户在不知道内部构建细节的情况下可以更精细的控制对象的构造流程。该模式是为了将构建复杂对象的过程和它的部件解耦使得构建过程和部件的表示隔离开来。
因为一个复杂的对象有很多大量组成部分例如车有车轮、方向盘、发动机还有各种小零件等如何将这些部件装配成一辆汽车这个装配过程很漫长也很复杂对于这种情况为了在构建过程中对外部隐藏实现细节就可以使用Builder模式将部件和组装过程分离使得构建过程和部件都可以自由扩展两者之间的耦合也降到最低。
二、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。
三、使用场景
1相同的方法不同的执行顺序产生不同的事件结果时。
2多个部件或零件都可以装配到一个对象中但是产生的运行结果又不相同时。
3产品类非常复杂或者产品类中的调用顺序不同产生了不同的作用这个时候使用建造者模式非常合适。
4当初始化一个对象特别复杂如参数多且很多参数都具有默认值时。
四、Builder模式的UML类图
角色介绍
Product产品类——产品的抽象类Builder——抽象Builder类规范产品的组建一般是由子类实现具体的组建过程ConcreateBuilder——具体的Builder类Director——统一组装过程 五、Builder模式的简单实现
计算机的组装过程较为复杂并且组装顺序是不固定的为了易于理解我们把计算机的组装过程简化为构建主机、设置操作系统、设置显示器3个部分然后通过Director和具体的Builder来构建计算机对象。
示例代码
/*** 计算机抽象类即Product角色*/
public abstract class Computer {protected String mBoard;protected String mDisplay;protected String mOS;protected Computer(){}/*** 设置主板* param board*/public void setBoard(String board){this.mBoard board;}/*** 设置显示器* param display*/public void setDisplay(String display){this.mDisplay display;}/*** 设置操作系统*/public abstract void setOS();Overridepublic String toString(){return Computer [mBoard mBoard , mDisplay mDisplay , mOS mOS ];}
}
/*** 具体的Computer类Macbook*/
public class Macbook extends Computer {protected Macbook(){}Overridepublic void setOS() {mOS Mac OS X 10;}
}
/*** 抽象Builder类*/
public abstract class Builder {/*** 设置主机* param board*/public abstract void buildBoard(String board);/*** 设置显示器* param display*/public abstract void buildDisplay(String display);/*** 设置操作系统*/public abstract void buildOS();/*** 创建Computer* return*/public abstract Computer create();
}
/*** 具体的Builder类MacbookBuilder*/
public class MacbookBuilder extends Builder {private Computer mComputer new Macbook();Overridepublic void buildBoard(String board) {mComputer.setBoard(board);}Overridepublic void buildDisplay(String display) {mComputer.setDisplay(display);}Overridepublic void buildOS() {mComputer.setOS();}Overridepublic Computer create() {return mComputer;}
}
/*** Director类负责构造Computer*/
public class Director {Builder mBuilder null;public Director(Builder builder){mBuilder builder;}/*** 构建对象* param board 主板* param display 显示器*/public void construct(String board, String display){mBuilder.buildBoard(board);mBuilder.buildDisplay(display);mBuilder.buildOS();}
}
/*** 测试代码*/
public class Test {public static void main(String[] args){//构建器Builder builder new MacbookBuilder();//DirectorDirector pcDirector new Director(builder);//封装构建过程pcDirector.construct(英特尔主板,Retina显示器);//构建计算机输出相关信息System.out.println(Computer Info : builder.create().toString());}
}
输出结果
Computer Info : Computer [mBoard英特尔主板, mDisplayRetina显示器, mOSMac OS X 10]
上述示例中通过具体的MacbookBuilder来构建Macbook对象而Director封装了构建复杂产品对象的过程对外隐藏构建细节。Builder与Director一起将一个复杂的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对象。
值得注意的是在现实的开发过程中Director角色经常会被省略。而直接使用一个Builder来进行对象的组装这个Builder通常为链式调用它的关键点是每个setter方法都返回自身也就是return this这样就使得setter方法可以链式调用代码大致如下
new TestBuilder().setA(A).create();
通过这种形式不仅去除了Director角色整个结构也更加简单也能对Product对象的组装过程有更精细的控制。
六、Builder模式变种——链式调用
示例代码
public class User {private final String name; //必选private final String cardID; //必选private final int age; //可选private final String address; //可选private final String phone; //可选private User(UserBuilder userBuilder){this.nameuserBuilder.name;this.cardIDuserBuilder.cardID;this.ageuserBuilder.age;this.addressuserBuilder.address;this.phoneuserBuilder.phone;}public String getName() {return name;}public String getCardID() {return cardID;}public int getAge() {return age;}public String getAddress() {return address;}public String getPhone() {return phone;}public static class UserBuilder{private final String name;private final String cardID;private int age;private String address;private String phone;public UserBuilder(String name,String cardID){this.namename;this.cardIDcardID;}public UserBuilder age(int age){this.ageage;return this;}public UserBuilder address(String address){this.addressaddress;return this;}public UserBuilder phone(String phone){this.phonephone;return this;}public User build(){return new User(this);}}
}
需要注意的点
User类的构造方法是私有的调用者不能直接创建User对象。User类的属性都是不可变的。所有的属性都添加了final修饰符并且在 构造方法中设置了值。并且对外只提供getters方法。Builder的内部类构造方法中只接收必传的参数并且该必传的参数使用了final修饰符。
调用方式
new User.UserBuilder(Jack,10086).age(25).address(GuangZhou).phone(13800138000).build();
相比起前面通过构造函数和setter/getter方法两种方式,可读性更强。唯一可能存在的问题就是会产生多余的Builder对象消耗内存。然而大多数情况下我们的Builder内部类使用的是静态修饰的(static)所以这个问题也没多大关系。
关于线程安全
Builder模式是非线程安全的如果要在Builder内部类中检查一个参数的合法性必需要在对象创建完成之后再检查
正确示例
public User build() {User user new user(this);if (user.getAge() 120) {throw new IllegalStateException(“Age out of range”); // 线程安全}return user;
}
错误示例
public User build() {if (age 120) {throw new IllegalStateException(“Age out of range”); // 非线程安全}return new User(this);
}
七、用到Builder模式的例子
1、Android中的AlertDialog.Builder
private void showDialog(){AlertDialog.Builder buildernew AlertDialog.Builder(context);builder.setIcon(R.drawable.icon);builder.setTitle(Title);builder.setMessage(Message);builder.setPositiveButton(Button1, new DialogInterface.OnClickListener() {Overridepublic void onClick(DialogInterface dialog, int which) {//TODO}});builder.setNegativeButton(Button2, new DialogInterface.OnClickListener() {Overridepublic void onClick(DialogInterface dialog, int which) {//TODO}});builder.create().show();
}2、OkHttp中OkHttpClient的创建
OkHttpClient okHttpClient new OkHttpClient.Builder().cache(getCache()) .addInterceptor(new HttpCacheInterceptor()).addInterceptor(new LogInterceptor()).addNetworkInterceptor(new HttpRequestInterceptor()) .build();3、Retrofit中Retrofit对象的创建
Retrofit retrofit new Retrofit.Builder().client(createOkHttp()).addConverterFactory(GsonConverterFactory.create()).addCallAdapterFactory(RxJavaCallAdapterFactory.create()).baseUrl(BASE_URL).build();可见在实际使用中均省略掉了Director角色在很多框架源码中涉及到Builder模式时大多都不是经典GOF的Builder模式而是选择了结构更加简单的后者。
八、优缺点
优点
良好的封装性使得客户端不需要知道产品内部实现的细节建造者独立扩展性强
缺点
产生多余的Builder对象、Director对象消耗内存
参考资料 《Android源码设计模式与解析实战》 设计模式之Builder模式
