Builder模式演义
来源:互联网 发布:已定义两个字符数组ab 编辑:程序博客网 时间:2024/04/29 20:16
引言
不用怀疑,你一定遇到和使用过它,它在Android源码和各种开源组件中是如此常见。这是一种你可以不知道怎么运用,但是知道了会欲罢不能的设计模式。
定义
Builder模式(建造者模式,有人称作生成器模式),将一个复杂对象的构建与他的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
很抽象?请看如下UML类图,进行直观的描述。
UML类图
这是在许多书籍、网络资料中非常容易找到的标准Builder设计模式类图。
角色
在上图中可以清楚地看到Builder模式里的四种角色。
- Builder:抽象的建造者。
- ConcreteBuilder:具体的建造者,继承自Builder,通常不止一个
- Product:被构造的复杂对象
- Director:指挥者,指挥建造者去建造一个产品
上图中的ConcreteBuilder和Product是一一对应关系,实际上,ConcreteBuilder和Product并不只有一对,因此Builder模式的实际UML类图呈现如下形式。
细心的你早已洞察一切,拿掉Director角色后,上下两部分是一个对称结构。而上文也提到,Builder常常以内部类的形式出现。因此,抽象的Builder定义在抽象的Product内部,具体的ConcreteBuilderA定义在具体的ProductA内部,具体的ConcreteBuilderB定义在具体的ProductB内部……
Builder模式的简单实现
以上描述实在太过抽象,具体的示例代码早已呼之欲出。
Computer类对应于Product角色,它的内部定义了一个静态的Builder类。配置和初始化都交给Builder去做了,因此Computer本身并不提供对任何属性的setter,也不提供以任何属性为参数的构造函数。
public class Computer { protected String mBoard; protected String mDisplay; protected String mOS; protected Computer(Builder builder) { this.mBoard = builder.board; this.mDisplay = builder.display; this.mOS = builder.os; } public static abstract class Builder { protected String board; protected String display; protected String os; public abstract Computer.Builder buildBoard(String board); public abstract Computer.Builder buildDisplay(String display); public abstract Computer.Builder buildOS(); public abstract Computer build(); } @Override public String toString() { return "Computer [mBoard=" + mBoard + ", mDisplay=" + mDisplay + ", mOS=" + mOS + "]"; } //Computer其他重要操作}
MacBook是Computer的一个子类,对应于ProductA角色。它内部也定义了一个Builder类,对应于ConcreteBuilderA角色。因为是内部类,所以也叫Builder,不存在重名的问题。注意它的最后一个方法build(),返回一个Macbook对象,这是非常关键的一步。
public class Macbook extends Computer { public Macbook(Builder builder) { super(builder); } public static class Builder extends Computer.Builder { @Override public Computer.Builder buildBoard(String board) { this.board = board; return this; } @Override public Computer.Builder buildDisplay(String display) { this.display = display; return this; } @Override public Computer.Builder buildOS() { this.os = "Mac OS X 10.10"; return this; } @Override public Computer build() { return new Macbook(this); } }}
Computer的其他子类,如SurfacePro.java代码和Macbook类似,限于篇幅,不在此贴出。再看Director和客户端测试代码。
public class Director { private Computer.Builder mBuilder; public Director(Computer.Builder builder) { this.mBuilder = builder; } public void buildPC(String board, String display) { mBuilder.buildBoard(board); mBuilder.buildDisplay(display); mBuilder.buildOS(); }}
Computer.Builder builder = new Macbook.Builder();Director director = new Director(builder);director.buildPC("Inter Board", "Apple Display");Computer.Builder builder2 = new SurfacePro.Builder();director = new Director(builder2);director.buildPC("AMD Board", "LG Display");System.out.println(builder.build().toString());System.out.println(builder2.build().toString());
毫无悬念地,我们得到了想要的输出。
Computer [mBoard=Inter Board, mDisplay=Apple Display, mOS=Mac OS X 10.10]Computer [mBoard=AMD Board, mDisplay=LG Display, mOS=Windows 10]
Builder模式的变形
细心的你又发现了,Computer.Builder中的三个抽象方法都都是有返回值的,在Macbook.Builder中可以看到这三个方法的具体实现中,都是先操作完Builder本身(对builder的属性进行赋值)然后再返回Builder本身。但是我们在调用这三个方法的时候(Director类的buildPC方法中)并没有使用到这一返回值。现在尝试使用它!
public void buildPC(String board, String display) {// mBuilder.buildBoard(board);// mBuilder.buildDisplay(display);// mBuilder.buildOS(); mBuilder.buildBoard(board).buildDisplay(display).buildOS(); }
保存、编译、运行,输出结果一样,完全没毛病啊!将一句话封装成一个方法,还多了个类,Director是不是多余啊?试试不用Director,进行同义替换。
Computer macbook = new Macbook.Builder() .buildBoard("Inter Board") .buildDisplay("Apple Display") .buildOS() .build();System.out.println(macbook.toString());
这就是我们常见的链式调用,非常方便易用!
小结
回到文章开头的Builder模式定义,复杂对象Macbook以三个属性board、display、和OS三个属性以及其他重要方法来表示,但是它的构建既不直接使用构造函数,也不对外提供setter,也不提供其他方法直接操作三个属性。而是金蝉脱壳,将构建和初始化过程转交给了内部的Builer去实现,此所谓“构建和表示分离”。
因为Product角色存在着明显的继承派生关系,Builder角色也与之一一对应,从上述代码示例可以看出,mBuilder.buildBoard(board).buildDisplay(display).buildOS()是统一的三部曲过程,最后的输出中Macbook和SurfacePro却是不同的配置。此所谓“同样的构建过程创建不同的表示”。
后记
限于篇幅,本文只讨论了Builder模式的两种变换:链式调用和省略指挥者角色。其实设计模式的应用非常灵活,Builder模式不但可以省略指挥者,连抽象Builder角色都可以省略。再者,由于Builder模式本身的特性,一旦Builder调用build()方法生成相应的Product对象,Product对象的任何属性值便无法再改变。哪怕Product中的99个属性相同,只有1个不同,也必须重新构建,无法复用。
敬请期待,本文的续篇
OkHttp源码中的Builder模式,
为您讲述Builder模式变换之“省略抽象Builder角色”和“Product的回炉再造”!
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