创建者模式

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定义

建造者模式是较为复杂的创建型模式,它将客户端与包含多个组成部分的复杂对象的创建过程分离,客户端无须知道复杂对象的内部组成部分与装配方式,只需要知道所需的建造者类型即可。建造者模式关注如何一步一步的创建一个复杂对象,不同的具体建造着定义了不同的创建过程,且具体建造者相互独立,增加新的建造者非常方便,无需修改已有代码,系统具有较好的扩展性。

建造者模式定义如下: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。建造者模式时一种对象创建型模式。

建造者模式一步一步的创建一个复杂的对象,它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们,用户不需要知道内部的具体构建细节。 建造者模式结构图如下所示:

建造者模式.png

由上图可以看出,在建造者模式结构图中包含以下4个角色。

  1. Builder(抽象建造者):它为创建一个产品Product 对象的各个部件指定抽象接口,在该接口中一般声明两类方法:一类方法 BuildPartX(), 用于创建复杂对象的各个部件;另一类方法是 build() ,用于返回复杂对象。 Builder既可以是抽象类,也可以是接口。
  2. ConcreteBuilder(具体建造者):它实现了 Builder 接口,实现各个部件的具体构造和装配方法,定义并明确其所创建的复杂对象,也可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。
  3. Product(产品角色):它是被构建的复杂对象,包含多个组成部件,具体建造者创建该产品的内部表示并定义其装配过程。
  4. Director(指挥者):指挥者又称为导演类,它负责安排复杂对象的建造次序,只会者与抽象建造者之间存在关联关系,可以在其 construct() 建造方法中调用建造者对象的部件构造和装配方法,完成复杂对象的建造。客户端一般只需要与指挥者进行交互,在客户端确定具体建造者类型,并实例化具体建造者对象,然后通过指挥者类的构造函数或者setter 方法将该对象传入到指挥者类中。

在建造者模式的定义中提到了复杂对象。那么,什么是复杂对象?简单来说,复杂对象是指那些包含多个成员变量的对象,这些成员变量也称为部件或零件,例如,汽车包括方向盘、发动机、轮胎等部件。

建造者模式与抽象工厂的区别

建造者模式与抽象工厂模式有点相似,但是建造者模式返回一个完整的复杂产品,而抽象工厂模式返回一些列相关的产品;在抽象工厂模式中,客户端通过选择具体工厂来生成所需对象,而建造者模式中,客户端通过指定具体建造者类型并指导Director 类如何取生成对象,侧重于一步一步的构建一个复杂对象,然后将结果返回。 如果将抽象工厂模式看成一个汽车配件生产厂,生成不同类型的汽车配件,那么建造者模式就是一个汽车组装厂,通过对配件进行组装返回一辆完整的汽车。

建造者模式总结

建造者模式的核心在于如何一步一步的构建一个包含多个组成部件的完整对象,使用相同的构建过程构建不同的产品。在软件开发中,如果需要创建复杂对象,并希望系统具备很好的灵活性和扩展性,可以考虑使用建造者模式。

主要优点

主要优点如下:

  1. 在建造者模式中,客户端不必知道产品内部组成的细节,将产品本身与产品的创建过程解耦,使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象。
  2. 每一个具体建造者都相对独立,而与其他具体建造者无关,因此可以很方便的替换具体建造者或增加新的具体建造者,用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象。由于指挥者类针对抽象建造者编程,增加新的具体建造者无须修改原油类库的代码,系统扩展方便,符合开闭原则。
  3. 可以更加精细的控制产品的创建过程。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中,使得创建过程更加清晰,也更方便使用程序来控制创建过程。

主要缺点

主要缺点如下:

  1. 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很大,例如很多组成部分都不相同,就不适合使用建造者模式,因此其使用范围受到一定的限制。
  2. 如果产品的内部结构复杂且多变,可能会需要定义很多具体建造者类来实现这种变化,这就导致系统变得很庞大,增加系统的理解难度和运行成本。

适用场景

在以下情况下可以考虑使用建造者模式:

  1. 需要生成的产品对象有复杂的内部结构,这些产品对象通常包含多个成员变量。

  2. 需要生成的产品对象的属性相互依赖,需要指定其生成顺序。

  3. 对象的创建过程独立于创建该对象的类。在创建者模式中通过引入指挥者类,将创建过程封装在指挥者类中,而不在建造者类和客户端类中。

  4. 隔离复杂对象的创建和使用,并使得相同的创建过程可以创建不同的产品。