创建型模式其四:《创建者模式》
为什么要用建造者模式
我们思考一个问题，当我们要构造的具体产品类比较复杂并且不想让用户获得构建的细节，我们该怎么办。
这时候就需要使用我们的建造者模式，将对象的构造过程分离成不同的步骤，并且能够按照特定的顺序创建对象。在这个模式中，需要定义一个建造者类，该类包含一些方法来设置对象的属性和特征。然后，需要定义一个指挥者类，该类负责按照一定的顺序调用建造者类中的方法来构建对象。
建造者模式和抽象工厂模式很类似,但也有不同处。
相似点:
- 都封装了一个产品的构建和各个部件的创建
- 都将构建产品的过程与实际产品分离
不同点:
建造者模式:
- 侧重具体的产品构建过程
- 有多个具体建造者为一个产品类提供不同的实现
- 最后调用者通过调用建造者接口创建产品
抽象工厂模式:
- 侧重产品的族系(family)关系
- 是一个创建产品接口工厂,为多个产品提供实例
- 可以创建相关的产品对象家族
建造者模式的组成结构
建造者模式结构:
建造者模式包含以下4个角色：
Builder（抽象建造者）
ConcreteBuilder（具体建造者）
Product（产品）
Director（指挥者）
总之，建造者模式是一种将复杂对象的构建与使用分离
差不多了解概念后，我们来进行实战。
实例演示与分析
题目: 某游戏软件公司决定开发一款基于角色扮演的多人在线网络游戏，玩家可以在游戏中扮演虚拟世界中的一个特定角色，角色根据不同的游戏情节和统计数据（例如力量、魔法、技能等）具有不同的能力，角色也会随着不断升级而拥有更加强大的能力。
作为该游戏的一个重要组成部分，需要对游戏角色进行设计，而且随着该游戏的升级将不断增加新的角色。通过分析发现，游戏角色是一个复杂对象，它包含性别、面容等多个组成部分，不同类型的游戏角色，其性别、面容、服装、发型等外部特性都有所差异，例如“天使”拥有美丽的面容和披肩的长发，并身穿一袭白裙；而“恶魔”极其丑陋，留着光头并穿一件刺眼的黑衣。
无论是何种造型的游戏角色，它的创建步骤都大同小异，都需要逐步创建其组成部分，再将各组成部分装配成一个完整的游戏角色。现使用建造者模式来实现游戏角色的创建。
分析: 英雄角色为一个复杂对象，因此我们使用建造者模式:
代码分析:
实例代码
(1) Actor：游戏角色类，充当复杂产品对象
(2) ActorBuilder：游戏角色建造者，充当抽象建造者
(3) HeroBuilder：英雄角色建造者，充当具体建造者
(4) AngelBuilder：天使角色建造者，充当具体建造者
(5) DevilBuilder：恶魔角色建造者，充当具体建造者
(6) ActorController：角色控制器，充当指挥者
(7) Client：客户端测试类
游戏角色类(复杂对象)
public class Actor {
private String type; //角色类型
private String sex; //性别
private String face; //脸型
private String costume; //服装
private String hairstyle; //发型
public void setType(String type) {
this.type = type;
}
public void setSex(String sex) {
this.sex = sex;
}
public void setFace(String face) {
this.face = face;
}
public void setCostume(String costume) {
this.costume = costume;
}
public void setHairstyle(String hairstyle) {
this.hairstyle = hairstyle;
}
public String getType() {
return (this.type);
}
public String getSex() {
return (this.sex);
}
public String getFace() {
return (this.face);
}
public String getCostume() {
return (this.costume);
}
public String getHairstyle() {
return (this.hairstyle);
}
}
抽象建造类（等待实现具体方法）
定义通用的继承方法
public abstract class ActorBuilder {
protected Actor actor = new Actor();
public abstract void buildType();
public abstract void buildSex();
public abstract void buildFace();
public abstract void buildCostume();
public abstract void buildHairstyle();
//工厂方法，返回一个完整的游戏角色对象
public Actor createActor() {
return actor;
}
}
英雄角色建设类（实现抽象建造类）
// 注入英雄角色的特性
public class HeroBuilder extends ActorBuilder {
public void buildType() {
actor.setType("英雄");
}
public void buildSex() {
actor.setSex("男");
}
public void buildFace() {
actor.setFace("英俊");
}
public void buildCostume() {
actor.setCostume("盔甲");
}
public void buildHairstyle() {
actor.setHairstyle("飘逸");
}
}
天使角色建设类
// 注入天使角色的特性
public class AngelBuilder extends ActorBuilder {
public void buildType() {
actor.setType("天使");
}
public void buildSex() {
actor.setSex("女");
}
public void buildFace() {
actor.setFace("漂亮");
}
public void buildCostume() {
actor.setCostume("白裙");
}
public void buildHairstyle() {
actor.setHairstyle("披肩长发");
}
}
恶魔校色建设类
// 注入恶魔角色的特性
public class DevilBuilder extends ActorBuilder {
public void buildType() {
actor.setType("恶魔");
}
public void buildSex() {
actor.setSex("妖");
}
public void buildFace() {
actor.setFace("丑陋");
}
public void buildCostume() {
actor.setCostume("黑衣");
}
public void buildHairstyle() {
actor.setHairstyle("光头");
}
}
其实这样我们已经实现了基本的功能，后面的具体复杂对象构建类因为继承了角色的方法createActor()，因此可以调用它来返回复杂的Actor对象。
控制器类
通过控制器来按步骤构建角色
public class ActorController {
//逐步构建复杂产品对象
public Actor construct(ActorBuilder ab) {
Actor actor;
ab.buildType();
ab.buildSex();
ab.buildFace();
ab.buildCostume();
ab.buildHairstyle();
actor=ab.createActor();
return actor;
}
}
这里的顺序可以改变，根据实际需求
客户端类
目前为止，我们已经完成了基本功能，可以尝试使用客户端调用来进行测试
public class Client {
public static void main(String args[]) {
ActorBuilder ab = new AngelBuilder();
Actor actor = ActorController.construct(ab);
System.out.println(actor.getType() + "的外观：");
System.out.println("性别：" + actor.getSex());
System.out.println("面容：" + actor.getFace());
System.out.println("服装：" + actor.getCostume());
System.out.println("发型：" + actor.getHairstyle());
}
}
输出:
天使的外观：
性别：女
面容：漂亮
服装：白裙
发型：披肩长发
上面完成了所有功能，需要哪种角色new哪个，但是为了客户端代码不改动，我决定使用XML文件来作为配置，这样代码可以不做修改，直接修改配置文件即可。
XML文件
XML里面是完整的类名: 为什么使用完整类名，因为读取XML文件获得的是一个字符串，使用完整包名去读取
Class.forName()方法的参数为一个字符串，便于读取。
<?xml version="1.0"?>
<config>
<className>designpatterns.builder.AngelBuilder</className>
</config>
XML文件读取类
public class XMLUtil {
//该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名，并返回一个实例对象
public static Object getBean() {
try {
//创建DOM文档对象
DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
Document doc;
doc = builder.parse(new File("./config.xml"));
//获取包含类名的文本结点
NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
Node classNode=nl.item(0).getFirstChild();
String cName=classNode.getNodeValue();
//通过类名生成实例对象并将其返回
Class c=Class.forName(cName);
Object obj=c.getConstructor().newInstance();
return obj;
}
catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
客户端修改
public class Client {
public static void main(String args[]) {
ActorBuilder ab; //针对抽象建造者编程
// 这里是向父类转型
ab = (ActorBuilder)XMLUtil.getBean(); //反射生成具体建造者对象
ActorController ac = new ActorController();
Actor actor;
actor = ac.construct(ab); //通过指挥者创建完整的建造者对象
String type = actor.getType();
System.out.println(type + "的外观：");
System.out.println("性别：" + actor.getSex());
System.out.println("面容：" + actor.getFace());
System.out.println("服装：" + actor.getCostume());
System.out.println("发型：" + actor.getHairstyle());
}
}
输出与上面相同。
建造者模式的好处与缺点
模式优点
-
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
-
可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者，扩展方便，符合开闭原则
-
可以更加精细地控制产品的创建过程
模式缺点
- 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，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，增加了系统的理解难度和运行成本
建造者模式: 构建复杂对象，不同的复杂对象之间必须是有共同特征的，这样才适合于建造者模式。像我举的例子，每个角色都具有性别，发型，服饰。这就比较适合于建造者模式。
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