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java设计模式三、创建者模式

news 2025/9/15 11:18:03

概念与定义

创建者模式（Builder Pattern）是一种设计模式，属于创建型模式的一种。它的核心思想是将一个复杂对象的构造与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。这种模式通过将复杂对象分解为多个相对简单的部分，然后一步一步构建而成，从而提高了代码的灵活性和可读性。

简单来说，创建者模式就像是建筑工程师与施工队的关系：工程师负责设计蓝图和施工步骤（构建过程），而施工队根据蓝图一步步施工（创建对象），最终完成建筑（复杂对象）。这种分离使得我们能够更容易地管理复杂对象的创建过程，特别是在对象有很多组成部分或配置选项时。

适用场景分析

创建者模式特别适用于以下场景：

对象具有多个组成部分：当对象由多个部分组成，且每个部分可能有不同的实现或配置时。
需要创建不同的对象表示：同样的构建过程需要产生不同的结果对象。
避免构造函数参数过多：当构造函数参数过多或可选参数复杂时，使用创建者模式可以提高代码的可读性和易用性。
对象创建过程需要精细化控制：当对象的创建步骤需要精确控制，或者某些步骤需要根据不同情况省略或添加时。

在本文中，我们将通过一个汽车制造的示例来详细讲解创建者模式的应用。

示例场景：汽车制造

假设我们正在设计一个汽车制造系统，汽车由多个零件组成，包括车窗、座椅和轮胎。每种零件又分为A、B两种类型，分别对应不同的配置和价格。我们需要能够灵活地创建不同类型的汽车（如A型车、B型车），并且能够方便地扩展新的类型。

原始实现方式及其问题

首先，我们来看一种简单的实现方式。我们定义一个Matter接口表示汽车零件，然后为每种零件创建实现类（如Aseats、Bseats等）。最后，在一个创建类（如Ycreate）中通过条件判断来组装不同类型的汽车。

零件接口定义

package com.YA33.desgin.creator;import java.math.BigDecimal;public interface Matter {String scene();      // 使用场景String brand();      // 品牌String model();      // 型号BigDecimal price();  // 价格String desc();       // 描述
}

具体零件实现

以座椅为例，A类和B类座椅的实现如下：

package com.YA33.desgin.creator.seats;import com.YA33.desgin.creator.Matter;
import java.math.BigDecimal;public class Aseats implements Matter {@Overridepublic String scene() { return "A类座椅"; }@Overridepublic String brand() { return "原车自带"; }@Overridepublic String model() { return "A级"; }@Overridepublic BigDecimal price() { return new BigDecimal(0); }@Overridepublic String desc() { return "A类座椅原车自带，适配好，不需要额外消费"; }
}public class Bseats implements Matter {@Overridepublic String scene() { return "B类座椅"; }@Overridepublic String brand() { return "需要您额外购买"; }@Overridepublic String model() { return "S级"; }@Overridepublic BigDecimal price() { return new BigDecimal(10000); }@Overridepublic String desc() { return "B类座椅原采用荷兰小牛皮，舒适度高"; }
}

原始创建类

package com.YA33.desgin.creator;import com.YA33.desgin.creator.seats.Aseats;
import com.YA33.desgin.creator.seats.Bseats;
// 其他零件导入略import java.math.BigDecimal;
import java.util.ArrayList;public class Ycreate {public String getCar(String type) {ArrayList<Matter> list = new ArrayList<>();BigDecimal price = new BigDecimal(10000); // 基础价格if ("A".equals(type)) {Aseats aseats = new Aseats();Atries atries = new Atries();Awindows awindows = new Awindows();list.add(aseats);list.add(atries);list.add(awindows);BigDecimal extraPrice = aseats.price().add(atries.price()).add(awindows.price());return list + "总价格" + price.add(extraPrice);} else if ("B".equals(type)) {// 类似A类型的处理，略} else {return null;}}
}

原始方式存在的问题

代码重复：A型和B型车的创建代码几乎完全相同，只有具体零件类型不同。
难以扩展：如果需要新增C型、D型车，必须修改getCar方法，添加更多的条件分支，违反开闭原则。
可读性差：当零件类型增多时，条件判断会变得冗长且难以维护。
构建过程固化：构建过程与具体零件类型紧密耦合，无法灵活调整构建步骤。

创建者模式的解决方案

为了解决上述问题，我们引入创建者模式。创建者模式通过将对象的构建过程抽象出来，使得我们可以通过不同的构建器来创建不同的对象表示。

模式结构

创建者模式通常包含以下几个角色：

产品（Product）：要创建的复杂对象，在本文中是汽车。
抽象建造者（Builder）：定义创建产品各个部分的抽象接口，在本文中是IMenu。
具体建造者（ConcreteBuilder）：实现抽象建造者接口，构建和装配各个部件，在本文中是CarPackgeMenu。
指挥者（Director）：调用具体建造者来构建产品，它负责管理构建过程，在本文中是Builder类。

下面是创建者模式的结构示意图：

+----------------+       +-----------------+       +-------------------+
|   Director     |       |   Builder       |       |    Product        |
| (Builder类)    |------>| (IMenu接口)     |+----->| (CarPackgeMenu)   |
+----------------+       +-----------------+       +-------------------+^||+-----------+-----------+|                       |+----------+             +----------+| Concrete |             | Concrete || BuilderA |             | BuilderB |+----------+             +----------+

实现代码

材料目录接口

package com.YA33.desgin.creator;/*** 材料目录接口，定义构建汽车所需的方法*/
public interface IMenu {IMenu appendSeat(Matter matter);    // 添加座椅IMenu appendTries(Matter matter);   // 添加轮胎IMenu appendWindows(Matter matter); // 添加车窗
}

汽车包实现

package com.YA33.desgin.creator;import java.math.BigDecimal;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** 汽车包具体实现*/
public class CarPackgeMenu implements IMenu {private List<Matter> list = new ArrayList<>();private BigDecimal price = new BigDecimal(10000);private String type;public CarPackgeMenu(String type) {this.type = type;}@Overridepublic IMenu appendSeat(Matter matter) {list.add(matter);price = price.add(matter.price());return this;}@Overridepublic IMenu appendTries(Matter matter) {list.add(matter);price = price.add(matter.price());return this;}@Overridepublic IMenu appendWindows(Matter matter) {list.add(matter);price = price.add(matter.price());return this;}@Overridepublic String toString() {return "CarPackgeMenu{list=" + list + ", price=" + price + ", type='" + type + "'}";}
}

建造者类

package com.YA33.desgin.creator;import com.YA33.desgin.creator.seats.Aseats;
import com.YA33.desgin.creator.seats.Bseats;
import com.YA33.desgin.creator.tires.Atries;
import com.YA33.desgin.creator.tires.Btries;
import com.YA33.desgin.creator.windos.Awindows;
import com.YA33.desgin.creator.windos.Bwindows;/*** 建造者类，负责构建不同类型的汽车*/
public class Builder {public IMenu typeA() {return new CarPackgeMenu("A").appendTries(new Atries()).appendSeat(new Aseats()).appendWindows(new Awindows());}public IMenu typeB() {return new CarPackgeMenu("B").appendTries(new Btries()).appendSeat(new Bseats()).appendWindows(new Bwindows());}
}

使用示例

package com.YA33.desgin.creator;public class Example {public static void main(String[] args) {Builder builder = new Builder();// 构建A型车IMenu typeA = builder.typeA();System.out.println("A型车配置: " + typeA);// 构建B型车IMenu typeB = builder.typeB();System.out.println("B型车配置: " + typeB);}
}