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用Java实现的设计模式系列(3)--Builder

王朝java/jsp·作者佚名  2006-01-08
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呵呵,朋友们好,自从开始写《用Java实现的设计模式系列》文章以来,发现自己对于设计模式的理解果然比原来好了很多,这可能是因为用Java来实现设计模式更为贴切和易理解的原因吧。在写这些系列文章时,俺当然参考了网上其它前辈们的源码,对俺最有帮助的就是那本Design Patter In Java,写得很不错,但可惜,里面的例子,俺还是觉得有点复杂。按我的想法,既然设计模式这么难学,所以,刚开始时,对于设计模式的应用,我们只要尽量抓住每个模式最本质的地方,并力求代码尽量简单易懂就好了。至于等到日后你正确理解了设计模式,再去搞复杂的代码也不迟。也许,就是因为当初自己学设计模式学得太苦,所以不希望大家再走我一样的弯路,因此也就有了这个系列文章。希望自己的这个用Java实现的设计模式系列能真正对大家有所帮助。当然,也希望自己能全部写完(呵呵。。先给自己加点劲)。

好了,言归正传,让我们来看看今天的主角----Builder,中文又叫做生成器。

当初我学这个设计模式的时候,怎么都搞不懂它和工厂模式到底有什么区别,而且看了很多别人实现的源代码,似乎都是在模仿工厂模式的实现。并没有突出Builder与Factory的本质差别。实际上,就我的理解,既然Builder和Factory同属创建型模式,那么他们的最大共同点就在于都可以创建类对象,在这点上,不光这两个模式一样,其它创建型模式也一样。但正如我在《深入探索Factory模式与Prototype模式的异同(续)》一文中所说,这些模式,功能上的相似,只是“形似而非神似”。既然这样,那好,下面就让我们能看看Builder和Factory在功能的相似上,存在哪些神韵方面的差别。

首先,也是最重要的一点,就是虽然Builder和Factory都可创建产品,但两者所创建的产品类型完全不一样。Factory创建只能是单一的产品(单一在这指它非复合产品),而Builder所创建的产品是复合产品,即产品本身就是由其它部件产品组成的。举个例子来说,现在要生产一辆车,假设它就只由这三个部分组成:玻璃、轮子、发动机。对于工厂模式来说,他创建后返回的,只能是玻璃,或者轮子,抑或是发动机。不管怎么样,他不能向客户返回一辆完整的汽车,要得到一辆完整的汽车,客户必须自己动手去把这些零部件组装成一辆汽车。从这个意义上来讲,工厂模式中的工厂,只是充当了零件厂的角色。那Builder又是如何创建产品的呢?在Builder模式中,一般不需要、也不充许向客户返回单个部件,他向客户返回的,仅仅就是一部已经完全组装好的汽车成品。对于汽车部件的生产细节,客户不需要、也不应该让他们知道。写到这,我突然想到了组装电脑与品牌电脑的差别,组装电脑虽然价格便宜,且易于改动,但性能没有保证,另外你自己还必须了解很多有关电脑方面的知识;对于品牌电脑,价格贵这点先暂时不说,关键在于他不灵活,但是它的性能可以得到很好保证(由厂家),这易像我们在Builder的系统端保证部件的质量一样。另外,对于品牌电脑,客户根本不需要了解多少电脑组装方面的知识,就可以把一台电脑抱回家,开机使用了。那么,在实际运用中,你是喜欢做DIY一族呢,还是喜欢稳定有保证的质量呢?好像在我们编著程的这个过程中,我们比较趋向于使用“品牌电脑”。这也就为我们正确使用这两种设计模式提供了一个方向:如果你要生产的产品是由不同部件组成的,你最好使用Builder模式,而非Factory模式。

另外,Builder和Factory的差别,就在于他们所生产部件产品所在产品树的问题。这样说,可能有点拗口。具体来说吧,在工厂模式中,我们知道,一个工厂可以创建多个产品,但一个工厂模式中所创建的某个产品,都会和另一个工厂中所创建的产品在同一棵继承树上。如果大家看过我最早写的《用Java实现的设计模式系列(1)—Factory 》那篇文章,就会记得,我在CFactoryMac中创建了一种产品叫MacRam,而在CFactoryWin中创建了另一种产品叫WinRam,很显然,这两种产品是在同一棵继承树上的。对于它们之所以会出现在同一棵继承树上,是完全由Factory模式本身所决定的。大家如果看过Factory的UMl图,就应该记得,要实现Factory模式,一定要有一个Abstract Product类,具体产品再由它派生出来。好了,说完了Factory,再让我们来看看Builder中是否必这么做!实际上,在Builder模式中,我们只是在Abstract Builder中封装了创建部件的接口,而具体创建了什么部件,不同的实际Builder可能会生产出完全不一样的部件,这样不会存在任何问题,因为,我上面说过,Builder只是向客户返回成品,而不向客户返回具体部件,这样,当然就充许产品的部件按要求随意变化了。再举个例子吧,假如你现在要创建两种风马不相及的东西,例如一种是人,它就只由这几部分组成:脑、身、四肢;另一种是树,也由三个部分组成:根、叶、茎。好了,你现在要用Builder模式创建出这两种产品,能不能做到呢?看看下面的代码就明白了:

interface ABuilder{

public void builderPartA();

public void builderPartB();

public void builderPartC();

}

class CBuilderHuman implements ABuilder {

private Human human;

public CBuilderHuman() {

human=new Human();

}

public void builderPartA(){human.head=new Head()};

public void builderPartB(){human.body=new Body()};

public void builderPartC()(human.limb=new Limb()};

public Human getProduct(){

builderPartA();

builderPartB();

builderPartC();

return human;

}

class CBuilderTree的代码类似,这里就不写了。

再来看客户端代码:

public stacic void main(String[] args) {

CBuilderHuman builderhuman=new CBuilderHuman();

CBuilderTree buildertree=new CBuilderTree();

Human man;

Tree tree;

man=builderman.getProduct();

tree=buildertree.getProduct();

}

看了上面的代码,相信大家对于Factory与Builder的产品树问题已有了清楚的认识。虽然,Builder模式可以创建出风马不相及的产品,但一般我们不会这么做。更常见的运用是部件产品在同一棵继承树上。这样做的原因,大家想想面向对象的本质目的也就明白了。

好了,随手写写,想不到就写了这么一大篇。还是那句话,代码说明一切,那接下来,就让我们来看代码吧!

/**

* Design Pattern In Java

* Name:Builder

* 目的:利用Builder模式创建两种汽车carA和carB

* Car=Glass+Wheel+Engine

* carA=AmericanGlass+JapaneseWheel+ChinaEngine

* carB=JapaneseGlass+AmericanWheel+FranceEngine

* A:abstract

* C:Concret

* Author:blackphoenix

* Modify Date:2002-08-19

*/

/**

* 定义部件Glass的抽象类AClass

* 和两个具体类AmericanGlass、JapaneseGlass

*/

abstract class AGlass{

}

class AmericanGlass extends AGlass{

public String toString(){

return "\"American Glass\" ";

}

}

class JapaneseGlass extends AGlass{

public String toString(){

return "\"Japanese Glass\" ";

}

}

/**

* 定义部件Wheel的抽象类AWheel

* 和两个具体类AmericanWheel、JapaneseWheel

*/

abstract class AWheel{

}

class AmericanWheel extends AWheel{

public String toString(){

return "\"American Wheel\" ";

}

}

class JapaneseWheel extends AWheel{

public String toString(){

return "\"Japanese Wheel\" ";

}

}

/**

* 定义部件Engine的抽象类AEngine

* 和两个具体类ChineseEngine、FranceEngine

*/

abstract class AEngine{

}

class ChineseEngine extends AEngine{

public String toString(){

return "\"Chinese Engine\" ";

}

}

class FranceEngine extends AEngine{

public String toString(){

return "\"France Engine\" ";

}

}

/**

* 定义产品类Car

*/

class Car{

AGlass glass;

AWheel wheel;

AEngine engine;

}

/**

* 定义抽象建造器接口ABuilder

*/

interface ABuilder{

public void buildGlass();

public void buildWheel();

public void buildEngine();

}

/**

* 具体建造器类CBuilderCarA

* carA=AmericanGlass+JapaneseWheel+ChineseEngine

*/

class CBuilderCarA implements ABuilder{

private Car product=null;

public CBuilderCarA(){

product=new Car();

}

public void buildGlass(){

product.glass=new AmericanGlass();

}

public void buildWheel(){

product.wheel=new JapaneseWheel();

}

public void buildEngine(){

product.engine=new ChineseEngine();

}

/**

* 将建造部件的工作封装在getProduct()操作中,主要是为了向客户隐藏实现细节

* 这样,具体建造类同时又起到了一个Director的作用

*/

public Car getProduct(){

buildGlass();

buildWheel();

buildEngine();

return product;

}

}

/**

* 具体建造器类CBuilderCarB

* carB=JapaneseGlass+AmericanWheel+FranceEngine

*/

class CBuilderCarB implements ABuilder{

private Car product;

public CBuilderCarB(){

product=new Car();

}

public void buildGlass(){

product.glass=new JapaneseGlass();

}

public void buildWheel(){

product.wheel=new AmericanWheel();

}

public void buildEngine(){

product.engine=new FranceEngine();

}

/**

* 将建造部件的工作封装在getProduct()操作中,主要是为了向客户隐藏实现细节

* 这样,具体建造类同时又起到了一个Director的作用

*/

public Car getProduct(){

buildGlass();

buildWheel();

buildEngine();

return product;

}

}

/**

* 客户端代码,使用Builder创建两种不同型别的carA和carB

*/

public class Builder{

public static void main(String[] args){

Builder client=new Builder();

Car carA,carB;

CBuilderCarA builderA;

CBuilderCarB builderB;

builderA=new CBuilderCarA();

builderB=new CBuilderCarB();

carA=builderA.getProduct();

carB=builderB.getProduct();

System.out.println("Car A is made by:"+carA.glass+carA.wheel+carA.engine);

System.out.println("Car B is made by:"+carB.glass+carB.wheel+carB.engine);

}

}

 
 
 
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