04-04-设计模式 建造者模式
需求
需要建造房子, 过程为: 打桩->砌墙->封顶
房子有各式各样的, 比如普通房, 高楼, 别墅, 过程虽然一样, 要是要求不要相同的
传统方式解决
新建抽象类
package com.dance.design.designmodel.buildmodel;
import lombok.Builder;
import lombok.Data;
/**
* 抽象房子
*/
public abstract class AbsHouse {
/**
* 建造
*/
public void build(){
buildBasic();
buildWalls();
buildTop();
}
/**
* 打桩
* @param basic 地基
*/
public abstract void buildBasic();
/**
* 砌墙
* @param walls 墙
*/
public abstract void buildWalls();
/**
* 封顶
* @param top 顶部颜色
*/
public abstract void buildTop();
}
新建实现类
package com.dance.design.designmodel.buildmodel;
public class CommonHouse extends AbsHouse{
@Override
public void buildBasic() {
System.out.println("建造普通房子的地基");
}
@Override
public void buildWalls() {
System.out.println("建造普通房子的墙");
}
@Override
public void buildTop() {
System.out.println("建造普通房子的顶");
}
}
新建客户端
package com.dance.design.designmodel.buildmodel;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
AbsHouse absHouse = new CommonHouse();
absHouse.build();
}
}
传统方式的问题分析
- 优点是比较好理解, 简单易操作
- 设计的程序结构, 过于简单, 没有设计缓存层对象, 程序的扩展和维护不好, 也就是说这种设计方案把产品(房子)和创建的过程封装在一起,耦合性增强了
- 解决方案: 将产品和产品的建造过程解耦 => 建造者模式
建造者模式
基本介绍
- 建造者模式又叫生成器模式,是一种对象构建模式,他可以将复杂的对象的建造过程抽象出来(抽象类别), 使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现(属性)的对象
- 建造者模式是一步一步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他们,用户不需要知道内部的具体构建细节
建造者模式的四个角色
- Product(产品角色) : 一个具体的产品对象
- Builder(抽象建造者) : 创建一个Product对象的各个部件指定的 接口/抽象类
- ConcreateBuilder(具体建造者): 实现接口, 构建和装配各个部件
- Director(指挥者): 构建一个使用Builder接口的对象, 它主要是用于创建一个复杂的对象, 它主要有两个作用
- 隔离了客户与对象的生产过程
- 负责控制产品对象的生产过程
建造者模式原理类图
使用建造者模式改进需求
类图
- 抽象建造者组合了产品
- 具体建造者实现了抽象建造者的抽象方法
- 建造指挥者聚合了抽象建造者, 提供设置方法
- 客户端(调用方)依赖建造指挥者
实现
package com.dance.design.designmodel.buildmodel.build;
import lombok.Data;
import lombok.Setter;
public class Client2 {
public static void main(String[] args) {
// 建造普通的房子
// 创建指挥者 传入建造的具体实现
HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(new CommonHouse());
// 建造
House house = houseDirector.constructHouse();
// 设置建造高楼大厦
houseDirector.setHouseBuilder(new HighHouse());
// 建造
house = houseDirector.constructHouse();
}
}
/**
* 产品
*/
@Data
class House{
private String basic;
private String wall;
private String roofed;
}
/**
* 抽象建造者
*/
abstract class HouseBuilder{
// 组合产品
protected House house = new House();
public abstract void buildBasic();
public abstract void buildWalls();
public abstract void buildRoofed();
/**
* 建造
* @return 房子
*/
public House buildHouse(){
return house;
}
}
/**
* 普通房子
*/
class CommonHouse extends HouseBuilder{
@Override
public void buildBasic() {
System.out.println("打地基5m");
}
@Override
public void buildWalls() {
System.out.println("砌墙10m");
}
@Override
public void buildRoofed() {
System.out.println("封顶10m2");
}
}
/**
* 高楼大厦
*/
class HighHouse extends HouseBuilder{
@Override
public void buildBasic() {
System.out.println("打地基20m");
}
@Override
public void buildWalls() {
System.out.println("砌墙200m");
}
@Override
public void buildRoofed() {
System.out.println("封顶200m2");
}
}
/**
* 指挥者
*/
class HouseDirector{
@Setter
private HouseBuilder houseBuilder = null;
/**
* 传入具体的 要建造的房子
* @param houseBuilder
*/
public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
this.houseBuilder = houseBuilder;
}
// 建造流程交给指挥者
public House constructHouse(){
houseBuilder.buildBasic();
houseBuilder.buildWalls();
houseBuilder.buildRoofed();
return houseBuilder.buildHouse();
}
}
源码剖析
JDK中的建造者模式
StringBuilder 从名字就能看出来,这时一个建造者
- CharSequence : 字符序列 属于产品 因为要创建的为字符串
- Appendable : 功能接口, 支持追加功能append接口
- AbstractStringBuilder : 抽象建造者
- 实现了CharSequence(接口)
- 实现了Appendable(添加功能接口)
- 具体建造者
- 具体实现有StringBuffer 和 StringBuilder
- StringBuilder : 具体建造者, 兼职指挥者 继承了 抽象建造者
- 使用的时候直接使用具体建造者
建造者模式的注意事项和细节
- 客户端(使用程序)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
- 每一个具体建造者都相对独立, 而与其他的具体建造者无关,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
- 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
- 增加新的具体建造者无需修改原有类库的代码, 指挥者针对抽象建造者编程, 系统扩展方便, 符合开闭原则
- 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,如果产品之间差异性很大,则不适合使用建造者模式,因为此使用范围受到一定的限制
- 如果产品内部的变化复杂, 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, 因此这种请款下, 要考虑是否使用建造者模式
- 抽象工厂模式 VS 建造者模式
- 抽象工厂模式实现对产品家族的创建, 一个产品家族是这样的一系列产品, 具有不同分类维度的产品组合, 采用抽象工厂模式不关系建造过程,只关心什么产品由什么工厂产生即可, 而建造者模式则是要求按照指定的蓝图建造产品,他的主要目的是通过组装零配件而生产一个新产品
- 其实就是关注粒度不同, 工厂模式只关注由那个工厂生产, 建造者需要关心建造过程
扩展: 为什么StringBuilder不是线程安全的?
一般我们面试的时候会问?
面试官: StringBuilder和StringBuffer有什么区别?
我: StringBuilder线程不安全, StringBuffer是线程安全的
面试官: StringBuilder 哪里不安全? StringBuffer为啥安全?
我 : ........
没得聊了
接下来说一下
我们先分析Stringbuilder的append方法
从源码可以看出调用的是父类的append方法
他的父类就是抽象建造者 AbstractStringBuilder ,从代码可以看出在进行count(统计char数组的长度)累加的时候 是一个+=的操作符,这个操作就不是一个原子操作, 所以会导致多线程操作不安全
那为什么StringBuffer是线程安全的呢?
从源码可以看出 StringBuffer的append方法添加了synchronized修饰, 这个直接是对象锁, 直接将方法加了锁,导致了哪怕是多线程操作一个对象的append方法也要乖乖的等着另一个线程执行完成....
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