设计模式之Builder

Builder模式定义:
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.

Builder模式是一步一步创建一个复杂的对象,它允许用户可以只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们.用户不知道内部的具体构建细节.Builder模式是非常类似抽象工厂模式,细微的区别大概只有在反复使用中才能体会到.

为何使用?
是为了将构建复杂对象的过程和它的部件解耦.注意: 是解耦过程和部件.

因为一个复杂的对象,不但有很多大量组成部分,如汽车,有很多部件:车轮 方向盘 发动机还有各种小零件等等,部件很多,但远不止这些,如何将这些部件装配成一辆汽车,这个装配过程也很复杂(需要很好的组装技术),Builder模式就是为了将部件和组装过程分开.

如何使用?
首先假设一个复杂对象是由多个部件组成的,Builder模式是把复杂对象的创建和部件的创建分别开来,分别用Builder类和Director类来表示.

首先,需要一个接口,它定义如何创建复杂对象的各个部件:

/** *//*********************************************************************
 * Builder.java     2007-12-7
 *
 * Copyright @ 2007 Inventec, Inc. All rights reserved.
 * Inventec PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
 *********************************************************************/

package com.inventec.designpattern.builder;

/** *//**
 * @Author: Jacky.fang
 * @Date: 2007-12-7 下午04:08:43
 * @Company: Inventec(Shanghai)Service Co. Ltd.
 */

public interface Builder ...{
    // 创建部件A 比如创建汽车车轮
    void buildPartA();

    // 创建部件B 比如创建汽车方向盘
    void buildPartB();

    // 创建部件C 比如创建汽车发动机
    void buildPartC();

    // 返回最后组装成品结果 (返回最后装配好的汽车)
    // 成品的组装过程不在这里进行,而是转移到下面的Director类中进行.
    // 从而实现了解耦过程和部件
    Product getResult();

}

 用Director构建最后的复杂对象,而在上面Builder接口中封装的是如何创建一个个部件(复杂对象是由这些部件组成的),也就是说Director的内容是如何将部件最后组装成成品:

 

/** *//*********************************************************************
 * Director.java     2007-12-7
 *
 * Copyright @ 2007 Inventec, Inc. All rights reserved.
 * Inventec PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
 *********************************************************************/

package com.inventec.designpattern.builder;

/** *//**
 * @Author: Jacky.fang
 * @Date: 2007-12-7 下午04:09:23
 * @Company: Inventec(Shanghai)Service Co. Ltd.
 */

public class Director ...{

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private Builder builder;

    public Director(Builder builder) ...{
        this.builder = builder;
    }

    // 将部件partA partB partC最后组成复杂对象
    // 这里是将车轮,方向盘和发动机组装成汽车的过程
    public void construct() ...{
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB();
        builder.buildPartC();
    }

}

Builder的具体实现ConcreteBuilder:
通过具体完成接口Builder来构建或装配产品的部件;
定义并明确它所要创建的是什么具体东西;
提供一个可以重新获取产品的接口:

/** *//*********************************************************************
 * ConcreteBuilder.java     2007-12-7
 *
 * Copyright @ 2007 Inventec, Inc. All rights reserved.
 * Inventec PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
 *********************************************************************/

package com.inventec.designpattern.builder;

/** *//**
 * @Author: Jacky.fang
 * @Date: 2007-12-7 下午04:10:53
 * @Company: Inventec(Shanghai)Service Co. Ltd.
 */

public class ConcreteBuilder implements Builder ...{

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    Part partA, partB, partC;

    public void buildPartA() ...{
        //这里是具体如何构建partA的代码
    }

    public void buildPartB() ...{
        //这里是具体如何构建partB的代码
    }

    public void buildPartC() ...{
        //这里是具体如何构建partC的代码
    }

    public Product getResult() ...{
        //返回最后组装成品结果
        return null;
    }
}

复杂对象:产品Product:

/** *//*********************************************************************
 * Product.java     2007-12-7
 *
 * Copyright @ 2007 Inventec, Inc. All rights reserved.
 * Inventec PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
 *********************************************************************/

package com.inventec.designpattern.builder;

/** *//**
 * @Author: Jacky.fang
 * @Date: 2007-12-7 下午04:12:30
 * @Company: Inventec(Shanghai)Service Co. Ltd.
 */

public interface Product ...{

}

复杂对象的部件:

/** *//*********************************************************************
 * Part.java     2007-12-7
 *
 * Copyright @ 2007 Inventec, Inc. All rights reserved.
 * Inventec PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
 *********************************************************************/

package com.inventec.designpattern.builder;

/** *//**
 * @Author: Jacky.fang
 * @Date: 2007-12-7 下午04:12:15
 * @Company: Inventec(Shanghai)Service Co. Ltd.
 */

public interface Part ...{

}

调用Builder模式:

/** *//*********************************************************************
 * Test.java     2007-12-7
 *
 * Copyright @ 2007 Inventec, Inc. All rights reserved.
 * Inventec PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
 *********************************************************************/

package com.inventec.designpattern.builder;
import java.util.logging.Logger;

/** *//**
 * @Author: Jacky.fang
 * @Date: 2007-12-7 下午04:16:53
 * @Company: Inventec(Shanghai)Service Co. Ltd.
 */

public class Test ...{

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private final Logger log = Logger.getLogger(this.getClass().getName());

    /** *//**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) ...{
        ConcreteBuilder builder = new ConcreteBuilder();
        Director director = new Director( builder ); 

        director.construct(); 
        Product product = builder.getResult(); 

    }
}

Builder模式的应用
在Java实际使用中,我们经常用到"池"(Pool)的概念,当资源提供者无法提供足够的资源,并且这些资源需要被很多用户反复共享时,就需要使用池.

"池"实际是一段内存,当池中有一些复杂的资源的"断肢"(比如数据库的连接池,也许有时一个连接会中断),如果循环再利用这些"断肢",将提高内存使用效率,提高池的性能.修改Builder模式中Director类使之能诊断"断肢"断在哪个部件上,再修复这个部件.

具体英文文章见:Recycle broken objects in resource pools