設計模式-建造者模式（Builder）

欢乐豆123發表於2024-07-24
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設計模式-建造者模式（Builder）

概要

記憶關鍵詞：類和構造分離

定義：將一個複雜物件的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以建立不同的表示。

分析：

1）當一個類的建構函式引數個數超過4個，而且這些引數有些是可選的引數，考慮使用構造者模式。

2）構建者模式的精髓是將複雜物件的構建過程封裝到構建者裡，使用構建者再去建立物件，即先有構建者後有產品，產品由構建者建立

總體來說，建造者模式適用於需要建立具有複雜結構或多個配置選項的物件，而且希望將構建過程與表示分離的情況。

建造者模式結構圖如下：

一、能解決什麼問題？

二、涉及的角色

1. Product(目標類)

最終要生成的物件，程式碼示例如下：

 1 public class Product {
 2     ArrayList<String> parts = new ArrayList<>();
 3 
 4     public void add(String part) {
 5         parts.add(part);
 6     }
 7 
 8     public void show() {
 9         System.out.println(parts);
10     }
11 }

2. Builder(建造者的抽象基類)

承載了複雜物件的構建過程，程式碼示例如下： 

 1 public abstract class Builder {
 2 
 3     /**
 4      * 構建部分A
 5      */
 6     public abstract void buildPartA();
 7 
 8     /**
 9      * 構建部分B
10      */
11     public abstract void buildPartB();
12 
13     /**
14      * 獲取展示結果
15      *
16      * @return 執行結果
17      */
18     public abstract Product getResult();
19 }

3. ConcreteBuilder(具體的建造者)

依賴Product類，ConcreteBuilder跟Product屬於組合關係，ConcreteBuilder屬於整體類，Product屬於部分類

程式碼示例如下： 

 1 public class ConcreteBuilder extends Builder {
 2 
 3     private final Product product = new Product();
 4 
 5     @Override
 6     public void buildPartA() {
 7         product.add("構建產品的上半部分");
 8     }
 9 
10     @Override
11     public void buildPartB() {
12         product.add("構建產品的下半部分");
13     }
14 
15     @Override
16     public Product getResult() {
17         return product;
18     }
19 }

4. Director

決定如何構建最終產品的演算法。控制Builder的生產過程，Director跟Builder屬於組合關係，Director屬於整體類，Builder屬於部分類。
其會包含一個負責組裝的方法void Construct(Builder builder)， 在這個方法中透過呼叫builder的方法，就可以設定builder，等設定完成後，就可以透過builder的 getProduct() 方法獲得最終的產品

程式碼示例如下：

 1 public class Director {
 2     private final Builder builder;
 3 
 4     public Director(Builder builder) {
 5         this.builder = builder;
 6     }
 7 
 8     public void construct() {
 9         builder.buildPartA();
10         builder.buildPartB();
11     }
12 }

客戶端呼叫：

 1 public class Client {
 2     public static void main(String[] args) {
 3 
 4         ConcreteBuilder concreteBuilder = new ConcreteBuilder();
 5 
 6         //控制Builder的生產過程
 7         Director director = new Director(concreteBuilder);
 8         director.construct();
 9 
10         Product product = concreteBuilder.getResult();
11         product.show();
12     }
13 }
14 
15 
16 //執行結果
17 [構建產品的上半部分, 構建產品的下半部分]

四、使用場景

在Java原始碼裡，建造者模式最典型的體現就是StringBuilder

說明：StringBuilder是Java中的一個用於構建字串的類，它允許在不建立新的物件的情況下，對字串進行可變操作

注意：lombok中的@Builder 註解透過注入一個靜態內部類作為建造者，簡化了建造者模式的使用，減少了樣板程式碼。這種方式在程式碼中使用起來更加簡潔，並且提高了可讀性。

五、建造者模式與簡單工廠模式的區別

區別在於建造者模式多出一個Builder類，使得建立物件的靈活性大大增加，適用於如下場景：

1. 建立一個物件，多個同樣的方法的呼叫順序不同，產生的結果不同

2. 建立一個物件，特別複雜，引數多，而且很多引數都有預設值

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