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设计模式-创建型-建造者模式

article 2024/11/25 7:06:32

1.概念

建造者设计模式（Builder Design Pattern）是一种创建型设计模式，它通过将一个复杂对象的构建过程与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

2.作用

用于简化对复杂对象的创建

3.应用场景

当我们有一个非常复杂的对象（属性很多）需要创建并初始化，传统的创建方法有两种：
使用有参构造器一次完成创建与初始化操作
使用构造器完成创建工作，使用set方法完成初始化操作
但上面两个方法都会有相同的问题——代码量太大，可读性差。
所以这个时候我们可以使用建造者模式。

4.特点

对象的构建过程与表示分离

5.类与对象关系

有以下角色：

产品:我们实际要创建和使用的复杂对象
抽象建造者：一个用来约束具体建造者的接口
具体建造者：实际完成对象的初始化操作
指挥者（可选）：提供一些默认情况下的初始化配置

6.实现

假设我们现在要创建一个产品——Computer
它包含四个主要部分：CPU、RAM、存储（storage）和GPU。
Computer类（产品）和builder内部类(建造者)

// 产品类：Computer
public class Computer {

  private String cpu;
  private String ram;
  private String storage;
  private String gpu;

  // 私有构造方法，防止外部直接实例化
  private Computer(Builder builder) {
    this.cpu = builder.cpu;
    this.ram = builder.ram;
    this.storage = builder.storage;
    this.gpu = builder.gpu;
  }

  // 内部静态Builder类（建造者）
  public static class Builder {

    private String cpu;
    private String ram;
    private String storage;
    private String gpu;

    // 设置CPU
    public Builder setCpu(String cpu) {
      this.cpu = cpu;
      return this;
    }

    // 设置RAM
    public Builder setRam(String ram) {
      this.ram = ram;
      return this;
    }

    // 设置存储
    public Builder setStorage(String storage) {
      this.storage = storage;
      return this;
    }

    // 设置GPU
    public Builder setGpu(String gpu) {
      this.gpu = gpu;
      return this;
    }

    // 构建Computer对象
    public Computer build() {
      return new Computer(this);
    }
  }

  @Override
  public String toString() {
    return (
      "Computer{" +
      "cpu='" +
      cpu +
      '\'' +
      ", ram='" +
      ram +
      '\'' +
      ", storage='" +
      storage +
      '\'' +
      ", gpu='" +
      gpu +
      '\'' +
      '}'
    );
  }
}

该例子中，我们可以看出：

我们不能直接为Computer类的属性进行赋值，而是使用builder为其赋值
在builder中进行赋值后从builder中取出值传递给Computer类，来完成初始化
使用Builder类的各个set方法设置完属性后，使用build方法构建出对象

Director类(指挥者)（可选）

// 指挥者类（可选）  
public class ComputerDirector {  
    private Computer.Builder builder;  
  
    public ComputerDirector(Computer.Builder builder) {  
        this.builder = builder;  
    }  
  
    // 示例构建方法  
    public Computer constructGamingComputer() {  
        return builder  
                .setCpu("Intel i9")  
                .setRam("32GB")  
                .setStorage("1TB SSD")  
                .setGpu("NVIDIA RTX 3080")  
                .build();  
    }  
  
    // 其他构建方法可以根据需要添加  
}

指挥者类在这个例子中不是必须的，这里只是用来提供一些默认配置，让我们能更快的创建并初始化出一个对象

测试类

public class Main {  
    public static void main(String[] args) {  
        // 使用Builder直接构建  
        Computer gamingComputer = new Computer.Builder()  
                .setCpu("Intel i7")  
                .setRam("16GB")  
                .setStorage("512GB SSD")  
                .setGpu("NVIDIA RTX 3070")  
                .build();  
  
        System.out.println(gamingComputer);  
  
        // 使用Director构建（可选）  
        ComputerDirector director = new ComputerDirector(new Computer.Builder());  
        Computer highEndComputer = director.constructGamingComputer();  
  
        System.out.println(highEndComputer);  
    }  
}