本文是我們名為“ Java設計模式 ”的學院課程的一部分。

在本課程中，您將深入研究大量的設計模式，并了解如何在Java中實現和利用它們。 您將了解模式如此重要的原因，并了解何時以及如何應用模式中的每一個。 在這里查看 ！

目錄

1.建造者模式 2.什么是構建器模式 3.實施構建器模式 4. Builder模式的另一種形式 5.何時使用構建器模式 6. JDK中的構建器模式 7.下載源代碼

建造者模式

通常，對象構造的細節（例如，實例化和初始化組成對象的組件）通常作為對象構造函數的一部分保留在對象內。 這種設計將對象的構建過程與組成對象的組件緊密地聯系在一起。 只要正在構造的對象簡單且對象的構造過程是確定的，并且始終產生相同的對象表示，則此方法適用。

但是，當要創建的對象很復雜并且構成對象創建過程的一系列步驟可以以不同的方式執行，從而產生對象的不同表示形式時，此設計可能無效。 因為構造過程的不同實現都保存在對象中，所以對象可能變得笨重（構造膨脹）并且模塊化程度降低。 隨后，添加新的實現或對現有實現進行更改需要對現有代碼進行更改。

使用Builder模式，可以更有效地設計構造此類對象的過程。 Builder模式建議將構造邏輯從對象類中移到一個單獨的類中，稱為Builder類。 可以有多個這樣的構建器類，每種構建器類對于構建對象的一系列步驟都具有不同的實現。 每個構建器實現都會導致對象的不同表示形式。

為了說明構建器模式的使用，讓我們幫助一家汽車公司使用圖形模型向其客戶顯示其不同的汽車。 該公司有一個圖形工具，可以在屏幕上顯示汽車。 該工具的要求是??為其提供汽車對象。 汽車對象應包含汽車的規格。 圖形工具使用這些規格來顯示汽車。 該公司已將其汽車分為轎車或跑車等不同類別。 只有一個汽車對象，我們的工作是根據分類創建汽車對象。 例如，對于轎車，應構建符合轎車規格的汽車對象，或者，如果需要跑車，則應構建符合跑車規格的汽車對象。 目前，公司僅需要這兩種類型的汽車，但將來可能還會需要其他類型的汽車。

我們將創建兩個不同的構建器，每種分類中的一個，即轎車和跑車。 這兩個建造者將幫助我們根據其規格建造汽車物體。 但是在此之前，讓我們討論“構建器模式”的一些細節。

2.什么是構建器模式

構建器模式的目的是將復雜對象的構造與其表示分離，以便同一構造過程可以創建不同的表示。 這種類型的分離減小了物體的尺寸。 事實證明，該設計具有更高的模塊化，每個實現都包含在不同的構建器對象中。 添加新的實現（即添加新的構建器）變得更加容易。 對象構造過程變得獨立于組成對象的組件。 這提供了對對象構造過程的更多控制。

在實現方面，可以將構建過程中的每個不同步驟聲明為要由不同的混凝土構建者實現的公共接口的方法。

客戶端對象可以創建具體構建器的實例，并調用構造最終對象的不同部分所需的方法集。 這種方法要求每個客戶對象都了解構造邏輯。 每當構造邏輯發生變化時，所有客戶端對象都需要進行相應的修改。

構建器模式引入了另一種隔離級別，可以解決此問題。 構建器模式建議不要使用客戶端對象直接調用不同的構建器方法，而建議使用稱為Director的專用對象，該對象負責調用構建最終對象所需的不同構建器方法。 不同的客戶端對象可以使用Director對象創建所需的對象。 構造對象后，客戶端對象可以直接向構建器請求完全構造的對象。 為了簡化此過程，可以在公共Builder界面中聲明一個新方法getObject ，以由不同的具體構建器實現。

新的設計消除了使用客戶端對象處理構成對象構造過程的方法的需要，并封裝了如何從客戶端構造對象的細節。

圖1

建造者

• 指定用于創建產品對象各部分的抽象接口。

混凝土建筑工

• 通過實現Builder接口來構造和組裝產品的各個部分。
• 定義并跟蹤其創建的表示形式。
• 提供用于檢索產品的界面。

導向器

• 使用Builder接口構造一個對象。

產品

• 表示正在構造的復雜對象。 ConcreteBuilder構建產品的內部表示形式，并定義其組裝過程。
• 包括定義組成零件的類，包括用于將零件組裝成最終結果的接口。

3.實施構建器模式

打擊是“ Car類（產品），其中包含一些用于構造完整car對象所需的汽車重要組件。

package com.javacodegeeks.patterns.builderpattern;public class Car {private String bodyStyle;private String power;private String engine;private String breaks;private String seats;private String windows;private String fuelType;private String carType;public Car (String carType){this.carType = carType;}public String getBodyStyle() {return bodyStyle;}public void setBodyStyle(String bodyStyle) {this.bodyStyle = bodyStyle;}public String getPower() {return power;}public void setPower(String power) {this.power = power;}public String getEngine() {return engine;}public void setEngine(String engine) {this.engine = engine;}public String getBreaks() {return breaks;}public void setBreaks(String breaks) {this.breaks = breaks;}public String getSeats() {return seats;}public void setSeats(String seats) {this.seats = seats;}public String getWindows() {return windows;}public void setWindows(String windows) {this.windows = windows;}public String getFuelType() {return fuelType;}public void setFuelType(String fuelType) {this.fuelType = fuelType;}@Overridepublic String toString(){StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append("--------------"+carType+"--------------------- \\n");sb.append(" Body: ");sb.append(bodyStyle);sb.append("\\n Power: ");sb.append(power);sb.append("\\n Engine: ");sb.append(engine);sb.append("\\n Breaks: ");sb.append(breaks);sb.append("\\n Seats: ");sb.append(seats);sb.append("\\n Windows: ");sb.append(windows);sb.append("\\n Fuel Type: ");sb.append(fuelType);return sb.toString();} }

CarBuilder是構建器接口，包含用于構建car對象及其組件的一組常用方法。

package com.javacodegeeks.patterns.builderpattern;public interface CarBuilder {public void buildBodyStyle();public void buildPower();public void buildEngine();public void buildBreaks();public void buildSeats();public void buildWindows();public void buildFuelType();public Car getCar(); }

getCar方法用于在構造完成后將最終的汽車對象返回給客戶端。

讓我們看一下CarBuilder接口的兩種實現，一種適用于每種汽車，即轎車和跑車。

package com.javacodegeeks.patterns.builderpattern;public class SedanCarBuilder implements CarBuilder{private final Car car = new Car("SEDAN");@Overridepublic void buildBodyStyle() {car.setBodyStyle("External dimensions: overall length (inches): 202.9, " +"overall width (inches): 76.2, overall height (inches): 60.7, wheelbase (inches): 112.9," +" front track (inches): 65.3, rear track (inches): 65.5 and curb to curb turning circle (feet): 39.5");}@Overridepublic void buildPower(){car.setPower("285 hp @ 6,500 rpm; 253 ft lb of torque @ 4,000 rpm");}@Overridepublic void buildEngine() {car.setEngine("3.5L Duramax V 6 DOHC");}@Overridepublic void buildBreaks() {car.setBreaks("Four-wheel disc brakes: two ventilated. Electronic brake distribution");}@Overridepublic void buildSeats() {car.setSeats("Front seat center armrest.Rear seat center armrest.Split-folding rear seats");}@Overridepublic void buildWindows() {car.setWindows("Laminated side windows.Fixed rear window with defroster");}@Overridepublic void buildFuelType() {car.setFuelType("Gasoline 19 MPG city, 29 MPG highway, 23 MPG combined and 437 mi. range");}@Overridepublic Car getCar(){return car;}}package com.javacodegeeks.patterns.builderpattern;public class SportsCarBuilder implements CarBuilder{private final Car car = new Car("SPORTS");@Overridepublic void buildBodyStyle() {car.setBodyStyle("External dimensions: overall length (inches): 192.3," +" overall width (inches): 75.5, overall height (inches): 54.2, wheelbase (inches): 112.3," +" front track (inches): 63.7, rear track (inches): 64.1 and curb to curb turning circle (feet): 37.7");}@Overridepublic void buildPower(){car.setPower("323 hp @ 6,800 rpm; 278 ft lb of torque @ 4,800 rpm");}@Overridepublic void buildEngine() {car.setEngine("3.6L V 6 DOHC and variable valve timing");}@Overridepublic void buildBreaks() {car.setBreaks("Four-wheel disc brakes: two ventilated. Electronic brake distribution. StabiliTrak stability control");}@Overridepublic void buildSeats() {car.setSeats("Driver sports front seat with one power adjustments manual height, front passenger seat sports front seat with one power adjustments");}@Overridepublic void buildWindows() {car.setWindows("Front windows with one-touch on two windows");}@Overridepublic void buildFuelType() {car.setFuelType("Gasoline 17 MPG city, 28 MPG highway, 20 MPG combined and 380 mi. range");}@Overridepublic Car getCar(){return car;}}

上面的兩個建造者根據所需規范創建和構造產品，即car對象。

現在，讓我們測試Builder。

package com.javacodegeeks.patterns.builderpattern;public class TestBuilderPattern {public static void main(String[] args) {CarBuilder carBuilder = new SedanCarBuilder();CarDirector director = new CarDirector(carBuilder);director.build();Car car = carBuilder.getCar();System.out.println(car);carBuilder = new SportsCarBuilder();director = new CarDirector(carBuilder);director.build();car = carBuilder.getCar();System.out.println(car);}}

上面的代碼將導致以下輸出。

--------------SEDAN--------------------- Body: External dimensions: overall length (inches): 202.9, overall width (inches): 76.2, overall height (inches): 60.7, wheelbase (inches): 112.9, front track (inches): 65.3, rear track (inches): 65.5 and curb to curb turning circle (feet): 39.5Power: 285 hp @ 6,500 rpm; 253 ft lb of torque @ 4,000 rpmEngine: 3.5L Duramax V 6 DOHCBreaks: Four-wheel disc brakes: two ventilated. Electronic brake distributionSeats: Front seat center armrest.Rear seat center armrest.Split-folding rear seatsWindows: Laminated side windows.Fixed rear window with defrosterFuel Type: Gasoline 19 MPG city, 29 MPG highway, 23 MPG combined and 437 mi. range --------------SPORTS--------------------- Body: External dimensions: overall length (inches): 192.3, overall width (inches): 75.5, overall height (inches): 54.2, wheelbase (inches): 112.3, front track (inches): 63.7, rear track (inches): 64.1 and curb to curb turning circle (feet): 37.7Power: 323 hp @ 6,800 rpm; 278 ft lb of torque @ 4,800 rpmEngine: 3.6L V 6 DOHC and variable valve timingBreaks: Four-wheel disc brakes: two ventilated. Electronic brake distribution. StabiliTrak stability controlSeats: Driver sports front seat with one power adjustments manual height, front passenger seat sports front seat with one power adjustmentsWindows: Front windows with one-touch on two windowsFuel Type: Gasoline 17 MPG city, 28 MPG highway, 20 MPG combined and 380 mi. range

在上面的類，我們首先創建一個SedanCarBuilder和CarDirector 。 然后，我們要求CarDirector根據傳遞給它的builder為我們制造car 。 最后，我們直接要求builder向我們提供創建的car對象。

我們對SportsCarBuilder進行了同樣的操作，該car根據跑車規范返回car對象。

使用“構建器模式”的方法足夠靈活，可以在將來更改任何新型汽車而無需更改任何現有代碼。 我們所需要做的就是根據新車的規格創建一個新的建造者，并將其提供給總監進行建造。

4. Builder模式的另一種形式

到目前為止，我們還沒有看到其他形式的構建器模式。 有時，一個對象的屬性列表很長，并且其中大多數屬性都是可選的。 考慮一個在線表格，需要填寫該表格才能成為站點的成員。 您需要填寫所有必填字段，但是可以跳過可選字段，有時填充某些可選字段可能看起來很有價值。

請檢查下面的Form類，其中包含一長串屬性，并且某些屬性是可選的。 表單中必須具有firstName ， lastName ， userName和password ，但其他所有字段均為可選字段。

package com.javacodegeeks.patterns.builderpattern;import java.util.Date;public class Form {private String firstName;private String lastName;private String userName;private String password;private String address;private Date dob;private String email;private String backupEmail;private String spouseName;private String city;private String state;private String country;private String language;private String passwordHint;private String secuirtyQuestion;private String securityAnswer;}

問題是，我們應該為此類編寫什么樣的構造函數？ 編寫具有長參數列表的構造函數不是一個好選擇，這可能會使客戶端感到沮喪，尤其是在重要字段很少的情況下。 這可能會增加錯誤的范圍； 客戶可能會誤將值提供給錯誤的字段。

另一種方法是使用伸縮構造函數，其中為構造函數僅提供必需的參數，為另一個構造函數提供一個可選參數，為第三個構造函數提供兩個可選參數，依此類推，最終構造出具有所有可選參數的構造函數。

伸縮構造函數可能看起來像這樣。

public Form(String firstName,String lastName){this(firstName,lastName,null,null); }public Form(String firstName,String lastName,String userName,String password){this(firstName,lastName,userName,password,null,null); }public Form(String firstName,String lastName,String userName,String password,String address,Date dob){this(firstName,lastName,userName,password,address,dob,null,null); }public Form(String firstName,String lastName,String userName,String password,String address,Date dob,String email,String backupEmail){… }

當您要創建實例時，請使用帶有最短參數列表的構造函數，該列表包含要設置的所有參數。

伸縮式構造函數可以工作，但是當有許多參數時，很難編寫客戶端代碼，甚至更難讀取。 讀者不知道所有這些值意味著什么，必須仔細計數參數才能找出答案。 相同類型的參數的長序列可能會導致細微的錯誤。 如果客戶端意外地反轉了兩個這樣的參數，則編譯器不會抱怨，但是程序在運行時會出現異常。

當面對許多構造函數參數時，第二種替代方法是JavaBeans模式，在該模式中，您調用一個參數較少的構造函數來創建對象，然后調用setter方法來設置每個所需的參數和每個感興趣的可選參數。

不幸的是，JavaBeans模式本身具有嚴重的缺點。 因為構造是在多個調用之間進行的，所以JavaBean在構造過程中可能處于不一致的狀態。 該類不能僅通過檢查構造函數參數的有效性來強制執行一致性。 在對象處于不一致狀態時嘗試使用該對象可能會導致失敗，而這些失敗與包含該錯誤的代碼相距甚遠，因此難以調試。

第三種選擇是將伸縮構造函數模式的安全性與JavaBeans模式的可讀性結合在一起。 它是Builder模式的一種形式。 客戶端不是直接制作所需的對象，而是使用所有必需的參數調用構造函數并獲取一個生成器對象。 然后，客戶端在構建器對象上調用類似于setter的方法來設置每個感興趣的可選參數。 最后，客戶端調用無參數構建方法來生成對象。

package com.javacodegeeks.patterns.builderpattern;import java.util.Date;public class Form {private String firstName;private String lastName;private String userName;private String password;private String address;private Date dob;private String email;private String backupEmail;private String spouseName;private String city;private String state;private String country;private String language;private String passwordHint;private String securityQuestion;private String securityAnswer;public static class FormBuilder {private String firstName;private String lastName;private String userName;private String password;private String address;private Date dob;private String email;private String backupEmail;private String spouseName;private String city;private String state;private String country;private String language;private String passwordHint;private String securityQuestion;private String securityAnswer;public FormBuilder(String firstName, String lastName, String userName, String password){this.firstName = firstName;this.lastName = lastName;this.userName = userName;this.password = password;}public FormBuilder address(String address){this.address = address;return this;}public FormBuilder dob(Date dob){this.dob = dob;return this;}public FormBuilder email(String email){this.email = email;return this;}public FormBuilder backupEmail(String backupEmail){this.backupEmail = backupEmail;return this;}public FormBuilder spouseName(String spouseName){this.spouseName = spouseName;return this;}public FormBuilder city(String city){this.city = city;return this;}public FormBuilder state(String state){this.state = state;return this;}public FormBuilder country(String country){this.country = country;return this;}public FormBuilder language(String language){this.language = language;return this;}public FormBuilder passwordHint(String passwordHint){this.passwordHint = passwordHint;return this;}public FormBuilder securityQuestion(String securityQuestion){this.securityQuestion = securityQuestion;return this;}public FormBuilder securityAnswer(String securityAnswer){this.securityAnswer = securityAnswer;return this;}public Form build(){return new Form(this);}}private Form(FormBuilder formBuilder){this.firstName = formBuilder.firstName;this.lastName = formBuilder.lastName;this.userName = formBuilder.userName;this.password = formBuilder.password;this.address = formBuilder.address;this.dob = formBuilder.dob;this.email = formBuilder.email;this.backupEmail = formBuilder.backupEmail;this.spouseName = formBuilder.spouseName;this.city = formBuilder.city;this.state = formBuilder.state;this.country = formBuilder.country;this.language = formBuilder.language;this.passwordHint = formBuilder.passwordHint;this.securityQuestion = formBuilder.securityQuestion;this.securityAnswer = formBuilder.securityAnswer;}@Overridepublic String toString(){StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append(" First Name: ");sb.append(firstName);sb.append("\\n Last Name: ");sb.append(lastName);sb.append("\\n User Name: ");sb.append(userName);sb.append("\\n Password: ");sb.append(password);if(this.address!=null){sb.append("\\n Address: ");sb.append(address);}if(this.dob!=null){sb.append("\\n DOB: ");sb.append(dob);}if(this.email!=null){sb.append("\\n Email: ");sb.append(email);}if(this.backupEmail!=null){sb.append("\\n Backup Email: ");sb.append(backupEmail);}if(this.spouseName!=null){sb.append("\\n Spouse Name: ");sb.append(spouseName);}if(this.city!=null){sb.append("\\n City: ");sb.append(city);}if(this.state!=null){sb.append("\\n State: ");sb.append(state);}if(this.country!=null){sb.append("\\n Country: ");sb.append(country);}if(this.language!=null){sb.append("\\n Language: ");sb.append(language);}if(this.passwordHint!=null){sb.append("\\n Password Hint: ");sb.append(passwordHint);}if(this.securityQuestion!=null){sb.append("\\n Security Question: ");sb.append(securityQuestion);}if(this.securityAnswer!=null){sb.append("\\n Security Answer: ");sb.append(securityAnswer);}return sb.toString();}public static void main(String[] args) {Form form = new Form.FormBuilder("Dave", "Carter", "DavCarter", "DAvCaEr123").passwordHint("MyName").city("NY").language("English").build();System.out.println(form);}}

上面的代碼將產生以下輸出：

First Name: DaveLast Name: CarterUser Name: DavCarterPassword: DAvCaEr123City: NYLanguage: EnglishPassword Hint: MyName

您可以清楚地看到，現在客戶只需要提供必填字段和對他來說很重要的字段。 現在要創建表單對象，我們需要調用FormBuilder構造函數，該構造函數接受必填字段，然后我們需要在其上調用一組必需的方法，最后調用build方法來獲取表單對象。

5.何時使用構建器模式

在以下情況下使用構建器模式

• 創建復雜對象的算法應獨立于組成對象的零件及其組裝方式。
• 構造過程必須允許所構造的對象具有不同的表示形式。

6. JDK中的構建器模式

• java.lang.StringBuilder#append() （未同步）
• java.lang.StringBuffer#append() （已同步）
• java.nio.ByteBuffer#put() （同樣在CharBuffer，ShortBuffer，IntBuffer，LongBuffer，FloatBuffer和DoubleBuffer上）
• javax.swing.GroupLayout.Group#addComponent()
• java.lang.Appendable所有實現

7.下載源代碼

這是關于“構建器模式”的一課。 您可以在此處下載源代碼： Builder Pattern Project

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2015/09/builder-design-pattern.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的生成器设计模式示例的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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