设计模式系列之「建造者模式」

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欢迎收看俗到掉渣的《小Y讲堂》节目,大家好,我是小Y,一个集性感毛发与才华于一身的程序猿!近日收到《魂斗罗.归来》中的肌肉男比尔·雷泽的投诉,说要投诉小Y最近冷落他,太久没有让他上节目show muscle。没办法,为了满足这个闷骚的老男人,小Y把这次的主题设置为如果比尔是程序员,会怎么用建造者模式来实现关卡武器装配。oh,my God,很难想象战斗狂人叼着雪茄在死命敲代码的情形(一阵恶寒啊),得赶紧来幅小Y牌“止吐”图来镇镇。

一、初出茅庐的比尔·雷泽

比尔最近迷上了编程,刚学到点三脚猫功夫就吵着要写段代码为自己代言,要把自己不同的形象展现出来,比尔写了以下代码:

①角色的基配

public class Character {
	//赤裸裸的比尔雷泽,出战前需要做充能、装备主武器以及副武器
	private Energy energy;
	private MainWeapon mainWeapon;
	private ViceWeapon viceWeapon;

	public Character(Energy energy, MainWeapon mainWeapon, ViceWeapon viceWeapon) {
		this.energy = energy;
		this.mainWeapon = mainWeapon;
		this.viceWeapon = viceWeapon;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return energy.getEnergy()+mainWeapon.getMainWeapon()+viceWeapon.getViceWeapon();
	}
}

②出战前基配类型(充能、选择主武器以及副武器)

//充能
public abstract class Energy {
	public abstract String getEnergy();
}

//主武器
public abstract class MainWeapon {
	public abstract String getMainWeapon();
}

//副武器
public abstract class ViceWeapon {
	public abstract String getViceWeapon();
}

③1VS1的武器装配

//1VS1的充能
public class OneVsOneEnergy extends Energy{
	@Override
	public String getEnergy() {
		return "充能完成。";
	}
}

//1VS1的主武器装配
public class OneVsOneMainWeapon extends MainWeapon{

	@Override
	public String getMainWeapon() {
		return "主武器:黄金加特林。";
	}
}

//1VS1的副武器装配
public class OneVsOneViceWeapon extends ViceWeapon{
	@Override
	public String getViceWeapon() {
		return "副武器:集速手雷。";
	}
}

④3VS3的武器装配

//3VS3的充能
public class ThreeVsThreeEnergy extends Energy{
	@Override
	public String getEnergy() {
		return "充能完成。";
	}
}

//3VS3的主武器装配
public class ThreeVsThreeMainWeapon extends MainWeapon{

	@Override
	public String getMainWeapon() {
		return "主武器:突击步枪。";
	}
}

//3VS3的副武器装配
public class ThreeVsThreeViceWeapon extends ViceWeapon{
	@Override
	public String getViceWeapon() {
		return "副武器:等离子喷射器。";
	}
}

⑤Client实现

public class Client {
	public static void main(String[] args){
		//1VS1下的比尔
		Character OneVsOneOfBill=new Character(new OneVsOneEnergy(),new OneVsOneMainWeapon(),new OneVsOneViceWeapon());
		System.out.println(OneVsOneOfBill);
		//3VS3下的比尔
		Character threeVThreeOfBill=new Character(new ThreeVsThreeEnergy(),new ThreeVsThreeMainWeapon(),new ThreeVsThreeViceWeapon());
		System.out.println(threeVThreeOfBill);
	
	}
}

输出结果

充能完成。主武器:黄金加特林。副武器:集速手雷。 
充能完成。主武器:突击步枪。副武器:等离子喷射器。 

对于一个刚学习编程的比尔来说,撇开设计模式来说,能够写出这样的代码,小Y都是佩服得不要不要的了,但是为了唬住这个没长全毛的比尔,小Y毅然搬出了设计模式,对比尔进行了义正言辞的批评教育:

  • 随着等级的越来越高,面对的关卡种类就会越来越多,这也意味着不同的关卡的主副武器的搭配的种类就会越来越多,况且这个例子只是一个简单的传参,如果传参复杂点还按照这种传参的方式进行会很容易搞混,出现搭配不对的情况。
  • 产品的内部组成暴露给客户端,封装性差。

为了防止比尔反驳,小Y立马抛出建造者模式

二、基本概念

1.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。

2.理解

就是把一个产品(对象)表示(展示)和构建(创建)过程分离开来,这样产品的构建流程相同却可以有不同的产品表示。

3.为何使用建造者模式
  • 是为了将构建复杂对象的过程和它的部件解耦。
  • 建造者模式的封装性很好。使用建造者模式可以有效的封装变化。
4.应用场景
  • 同一个创建过程需要有不同的内部表象的产品对象。
  • 创建复杂对象的算法独立于组成对象的部件。
5.角色介绍

  • Director导演类
    负责调用适当的建造者来组建产品,导演类一般不与产品类发生依赖关系,与导演类直接交互的是建造者类。

  • Builder抽象建造者
    规范产品的组建,一般是由子类实现。

  • ConcreteBuilder具体建造者
    实现抽象类的所有未实现的方法,具体来说一般是两项任务:组建产品;返回组建好的产品。。

  • Product产品类
    由一系列部件组成,一般是一个较为复杂的对象,也就是说创建对象的过程比较复杂,一般会有比较多的代码量。

  • 建造模式分成两个很重要的部分:
    一个部分是Builder接口,这里是定义了如何构建各个部件,也就是知道每个部件功能如何实现,以及如何装配这些部件到产品中去;另外一个部分是Director,Director是知道如何组合来构建产品,也就是说Director负责整体的构建算法,而且通常是分步骤地来执行。  

三、案列实现

经过小Y孜孜不倦的教诲,比尔·雷泽总算是领悟了建造者模式的精髓,决定了重新修改了修改一下上面的代码,经过整理得到:

1.UML清单

2.代码实现

修改后角色的基配

public class Character {
	//赤裸裸的比尔雷泽,出战前需要做充能、装备主武器以及副武器
	private Energy energy;
	private MainWeapon mainWeapon;
	private ViceWeapon viceWeapon;

	public Energy getEnergy() {
		return energy;
	}

	public void setEnergy(Energy energy) {
		this.energy = energy;
	}

	public MainWeapon getMainWeapon() {
		return mainWeapon;
	}

	public void setMainWeapon(MainWeapon mainWeapon) {
		this.mainWeapon = mainWeapon;
	}

	public ViceWeapon getViceWeapon() {
		return viceWeapon;
	}

	public void setViceWeapon(ViceWeapon viceWeapon) {
		this.viceWeapon = viceWeapon;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return energy.getEnergy()+mainWeapon.getMainWeapon()+viceWeapon.getViceWeapon();
	}
}

②角色建造抽象类

public interface CharacterBuilder {
	void makeEnergy();
	void makeMainWeapon();
	void makeViceWeapon();

	public Character build();
}

③1VS1具体建造者

public class OneVsOneBulider implements CharacterBuilder {

	private Character character;

	public OneVsOneBulider() {
		this.character = new Character();
	}

	@Override
	public void makeEnergy() {
		character.setEnergy(new OneVsOneEnergy());
	}

	@Override
	public void makeMainWeapon() {
		character.setMainWeapon(new OneVsOneMainWeapon());
	}

	@Override
	public void makeViceWeapon() {
		character.setViceWeapon(new OneVsOneViceWeapon());
	}

	@Override
	public Character build() {
		return character;
	}
}

④3VS3具体建造者

public class ThreeVsThreeBulider implements CharacterBuilder {

	private Character character;

	public ThreeVsThreeBulider() {
		character = new Character();
	}

	@Override
	public void makeEnergy() {
		character.setEnergy(new ThreeVsThreeEnergy());
	}

	@Override
	public void makeMainWeapon() {
		character.setMainWeapon(new ThreeVsThreeMainWeapon());
	}

	@Override
	public void makeViceWeapon() {
		character.setViceWeapon(new ThreeVsThreeViceWeapon());
	}

	@Override
	public Character build() {
	return character;
	}
}

⑤Director导演类

public class CharacterDirector {

	private CharacterBuilder characterBuilder;

	public CharacterDirector(CharacterBuilder characterBuilder) {
		this.characterBuilder = characterBuilder;
	}

	public Character createCharacter(){
		characterBuilder.makeEnergy();
		characterBuilder.makeMainWeapon();
		characterBuilder.makeViceWeapon();
		return characterBuilder.build();
	}
}

⑥Client实现

public class Client {

	public static void main(String[] args){
		//1VS1下的比尔
		CharacterBuilder oneVsOneBulider=new OneVsOneBulider();
		CharacterDirector characterDirector=new CharacterDirector(oneVsOneBulider);
		System.out.println(characterDirector.createCharacter());
		//3VS3下的比尔
		CharacterBuilder threeVsThreeBulider=new ThreeVsThreeBulider();
		characterDirector=new CharacterDirector(threeVsThreeBulider);
		System.out.println(characterDirector.createCharacter());

	}
}

输出结果

充能完成。主武器:黄金加特林。副武器:集速手雷。 
充能完成。主武器:突击步枪。副武器:等离子喷射器

四、优缺点

1.优点

  • 封装性,使用建造者模式可以使客户端不必知道产品内部组成的细节,如例子中我们就不需要关心每一个具体的模型内部是如何实现。

  • 建造者独立,容易扩展。OneVsOneBulider和ThreeVsThreeBulider是相互独立的,对系统的扩展非常有利。

  • 便于控制细节风险。由于具体的建造者是独立的,因此可以对建造过程逐步细化,而不对其他的模块产生任何影响。

  • 增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码,指挥者类针对抽象建造者类编程,系统扩展方便,符合“开闭原则”。

2.缺点

  • 建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点,其组成部分相似,如果产品之间的差异性很大,则不适合使用建造者模式,因此其使用范围受到一定的限制。

  • 如果产品的内部变化复杂,可能会导致需要定义很多具体建造者类来实现这种变化,导致系统变得很庞大。

五、总结

建造者模式关注的是零件类型和装配工艺(顺序),这是它与工厂方法模式最大不同的地方,虽然同为创建类模式,但是注重点不同。下一篇就是工厂方法模式,有兴趣的可以继续留意。

节目到了尾声了,让我们用热烈的掌声感谢重量级嘉宾比尔雷泽,好走不送。

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