设计模式 建造者模式 Builder java
作者：互联网
生成器设计模式是一种创建性设计模式，允许使用 Builder 对象逐步创建复杂对象。客户端代码不是直接创建对象，而是在 Builder 对象上调用一系列方法来创建对象。这允许在创建对象时具有更大的灵活性，因为相同的客户端代码可用于创建具有不同实现的对象。
生成器设计模式的关键元素是生成器界面、混凝土生成器、控制器和产品。
生成器接口定义用于创建对象各部分的方法。这些方法通常由控制器调用。
ConcreteBuilder 是一个实现 Builder 接口并提供用于创建对象各部分的实际实现的类。
控制器负责使用生成器对象来创建对象。它通过在生成器对象上调用适当的方法来执行此操作。
产品是由构建器创建的复杂对象。它由构建器创建的零件组成。
下面是如何使用生成器设计模式的示例：
想象一下，您正在创建一个用于建造房屋的工具。可以建造多种类型的房屋，例如单层房屋，两层房屋和带地下室的房屋。每种类型的房屋都有一组不同的建造步骤。
要使用 Builder 设计模式建造房屋，您需要创建一个 Builder 界面，该界面定义了构建房屋各个部分（例如地基、墙壁、屋顶等）的方法。然后，您将为每种类型的房屋创建 ConcreteBuilder 类，这些类实现 Builder 接口并提供用于构建该类型房屋的特定实现。
然后，客户端代码将创建一个特定的 ConcreteBuilder 对象并将其传递给控制器。然后，控制器将在 Builder 对象上调用适当的方法来构建房屋。这允许使用相同的客户端代码来构建不同类型的房屋，因为具体的实现由 ConcreteBuilder 提供。
对于代码，让我们看看：
using System;
namespace BuilderDesignPattern
{
// Builder interface
public interface IHouseBuilder
{
void BuildFoundation();
void BuildWalls();
void BuildRoof();
House GetHouse();
}
// Concrete Builder
public class SingleStoryHouseBuilder : IHouseBuilder
{
private House _house = new House();
public void BuildFoundation()
{
Console.WriteLine("Building foundation for single-story house");
_house.Add("Foundation");
}
public void BuildWalls()
{
Console.WriteLine("Building walls for single-story house");
_house.Add("Walls");
}
public void BuildRoof()
{
Console.WriteLine("Building roof for single-story house");
_house.Add("Roof");
}
public House GetHouse()
{
return _house;
}
}
// Concrete Builder
public class TwoStoryHouseBuilder : IHouseBuilder
{
private House _house = new House();
public void BuildFoundation()
{
Console.WriteLine("Building foundation for two-story house");
_house.Add("Foundation");
}
public void BuildWalls()
{
Console.WriteLine("Building walls for two-story house");
_house.Add("Walls");
}
public void BuildRoof()
{
Console.WriteLine("Building roof for two-story house");
_house.Add("Roof");
}
public House GetHouse()
{
return _house;
}
}
// Product
public class House
{
private string[] _parts;
public House()
{
_parts = new string[3];
}
public void Add(string part)
{
for (int i = 0; i < _parts.Length; i++)
{
if (_parts[i] == null)
{
_parts[i] = part;
break;
}
}
}
public void Show()
{
Console.WriteLine("\nHouse is complete. It includes the following parts:");
foreach (string part in _parts)
{
Console.WriteLine(part);
}
}
}
// Director
public class HouseBuilder
{
public void Construct(IHouseBuilder houseBuilder)
{
houseBuilder.BuildFoundation();
houseBuilder.BuildWalls();
houseBuilder.BuildRoof();
}
}
}
您可以使用客户大小的构建器来创建这样的房屋：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
HouseBuilder builder = new HouseBuilder();
IHouseBuilder singleStoryHouseBuilder = new SingleStoryHouseBuilder();
IHouseBuilder twoStoryHouseBuilder = new TwoStoryHouseBuilder();
// Build single-story house
builder.Construct(singleStoryHouseBuilder);
House singleStoryHouse = singleStoryHouseBuilder.GetHouse();
singleStoryHouse.Show();
// Build two-story house
builder.Construct(twoStoryHouseBuilder);
House twoStoryHouse = twoStoryHouseBuilder.GetHouse();
twoStoryHouse.Show();
}
}
假设您正在开发一个用于创建网页的软件应用程序。网页可以具有不同的布局，例如单列布局、两列布局和三列布局。每个网页还具有一组可以包含的元素，例如页眉、导航菜单和页脚。
要使用 Builder 设计模式创建网页，您可以创建一个界面来定义构建网页各种元素的方法（例如 setHeader（）、setNavigationMenu（）、setFooter（） 等）。然后，您可以为每种类型的布局创建具体的类，例如 、 和 ，这些类实现接口并提供用于创建该类型布局的特定实现。WebPageBuilderOneColumnLayoutBuilderTwoColumnLayoutBuilderThreeColumnLayoutBuilderWebPageBuilder
然后，客户端代码将创建一个特定对象并将其传递给 ，然后 将在对象上调用适当的方法来创建网页。这允许使用相同的客户端代码来创建不同类型的网页，因为具体的实现由具体类提供。WebPageBuilderWebPageDirectorWebPageBuilderWebPageBuilder
要创建它，您必须按照以下步骤操作：
首先，你确实需要一个产品。这是表示正在构建的产品的类。它具有用于存储产品不同部分的各种字段。这是其中之一：
// Product
public class WebPage
{
public string Header { get; set; }
public string Menu { get; set; }
public string Footer { get; set; }
public void Show()
{
Console.WriteLine("\nWeb page is complete. It includes the following elements:");
Console.WriteLine("Header: " + Header);
Console.WriteLine("Menu: " + Menu);
Console.WriteLine("Footer: " + Footer);
}
}
其次，您必须创建 Builder 接口，该接口是定义构建产品各个部分的方法的接口。它由混凝土生成器类实现。
// Builder interface
public interface IWebPageBuilder
{
void SetHeader(string header);
void SetNavigationMenu(string menu);
void SetFooter(string footer);
WebPage GetWebPage();
}
第三部分是混凝土建造者。这些类实现生成器接口并提供用于生成产品的特定实现。可以有多个混凝土生成器类，每个类创建产品的不同版本。
// Concrete Builder
public class OneColumnLayoutBuilder : IWebPageBuilder
{
private WebPage _webPage = new WebPage();
public void SetHeader(string header)
{
_webPage.Header = header;
}
public void SetNavigationMenu(string menu)
{
_webPage.Menu = menu;
}
public void SetFooter(string footer)
{
_webPage.Footer = footer;
}
public WebPage GetWebPage()
{
return _webPage;
}
}
// Concrete Builder
public class TwoColumnLayoutBuilder : IWebPageBuilder
{
private WebPage _webPage = new WebPage();
public void SetHeader(string header)
{
_webPage.Header = header;
}
public void SetNavigationMenu(string menu)
{
_webPage.Menu = menu;
}
public void SetFooter(string footer)
{
_webPage.Footer = footer;
}
public WebPage GetWebPage()
{
return _webPage;
}
}
// Concrete Builder
public class ThreeColumnLayoutBuilder : IWebPageBuilder
{
private WebPage _webPage = new WebPage();
public void SetHeader(string header)
{
_webPage.Header = header;
}
public void SetNavigationMenu(string menu)
{
_webPage.Menu = menu;
}
public void SetFooter(string footer)
{
_webPage.Footer = footer;
}
public WebPage GetWebPage()
{
return _webPage;
}
}
最后，您需要一个控制器来定义构建步骤。Director 是一个使用生成器接口构造产品的类。它负责创建构建产品的正确步骤序列。
// Director
public class WebPageDirector
{
public void Construct(IWebPageBuilder builder)
{
builder.SetHeader("Header");
builder.SetNavigationMenu("Menu");
builder.SetFooter("Footer");
}
}
好的，就是这样。它已准备好在客户端上使用或您想要使用的位置使用。让我们创建一个网页，嗯？
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// Create director and builders
WebPageDirector director = new WebPageDirector();
IWebPageBuilder oneColumnBuilder = new OneColumnLayoutBuilder();
IWebPageBuilder twoColumnBuilder = new TwoColumnLayoutBuilder();
IWebPageBuilder threeColumnBuilder = new ThreeColumnLayoutBuilder();
// Construct one-column web page
Console.WriteLine("Building one-column web page");
director.Construct(oneColumnBuilder);
WebPage oneColumnWebPage = oneColumnBuilder.GetWebPage();
oneColumnWebPage.Show();
// Construct two-column web page
Console.WriteLine("\nBuilding two-column web page");
director.Construct(twoColumnBuilder);
WebPage twoColumnWebPage = twoColumnBuilder.GetWebPage();
twoColumnWebPage.Show();
// Construct three-column web page
Console.WriteLine("\nBuilding three-column web page");
director.Construct(threeColumnBuilder);
WebPage threeColumnWebPage = threeColumnBuilder.GetWebPage();
threeColumnWebPage.Show();
}
}
弊
使用 Builder 设计模式的一个潜在缺点是，它可能导致生成大量代码，因为每个产品变型通常都有一个单独的 Concrete Builder 类。这会使代码更难维护和理解。
另一个缺点是，对于简单产品来说，Builder 模式可能有点过分，因为它增加了额外的抽象级别，并使代码更加复杂。在这种情况下，直接创建对象可能比使用生成器更简单。
值得注意的是，与任何设计模式一样，Builder 模式不是一个放之四海而皆准的解决方案，应根据正在开发的软件的特定需求适当使用。
结论
总之，Builder 设计模式是一种创建性设计模式，允许逐步构建复杂对象。它将构造过程与对象的表示分开，允许相同的构造过程创建不同的表示。当构造过程复杂且要构造的对象由多个部分组成时，生成器模式非常有用。它还可用于构造不可变的对象，并提供对构造过程的更高级别的控制。但是，它可能会导致生成大量代码，并且对于简单产品来说可能是矫枉过正的。与任何设计模式一样，根据正在开发的软件的特定需求适当地使用 Builder 模式非常重要。
下面是生成器模式可能有用的一些特定需求：
- 当构造过程复杂且要构造的对象由多个部分组成时，可以使用 Builder 模式来简化构造过程并使其更易于理解。
- 当构造过程需要高度灵活并能够生成对象的不同表示时，可以使用 Builder 模式将构造过程与对象的表示分开。
- 当要构造的对象是不可变的并且需要线程安全时，可以使用 Builder 模式逐步构造对象，确保在创建对象后不会对其进行修改。
- 当需要对构造过程进行高级别控制时，可以使用 Builder 模式来指定构造对象所需的确切步骤顺序。
- 当需要能够轻松地将新类型的产品添加到软件中时，Builder 模式可用于创建实现 Builder 接口的新混凝土生成器，并且可以以与现有混凝土生成器相同的方式使用。