Android编程设计模式之Builder模式实例详解

2019-10-22 18:19:16

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供稿：网友

本文实例讲述了Android编程设计模式之Builder模式。分享给大家供大家参考，具体如下：

一、介绍

Builder模式是一步一步创建一个复杂对象的创建型模式，它允许用户在不知道内部构建细节的情况下，可以更精细的控制对象的构造流程。该模式是为了将构建复杂对象的过程和它的部件解耦，使得构建过程和部件的表示隔离开来。

因为一个复杂的对象有很多大量组成部分，例如车，有车轮、方向盘、发动机，还有各种小零件等，如何将这些部件装配成一辆汽车，这个装配过程很漫长，也很复杂，对于这种情况，为了在构建过程中对外部隐藏实现细节，就可以使用Builder模式将部件和组装过程分离，使得构建过程和部件都可以自由扩展，两者之间的耦合也降到最低。

二、定义

将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

三、使用场景

（1）相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的事件结果时。

（2）多个部件或零件，都可以装配到一个对象中，但是产生的运行结果又不相同时。

（3）产品类非常复杂，或者产品类中的调用顺序不同产生了不同的作用，这个时候使用建造者模式非常合适。

（4）当初始化一个对象特别复杂，如参数多，且很多参数都具有默认值时。

四、Builder模式的UML类图

角色介绍：

Product产品类——产品的抽象类；

Builder——抽象Builder类，规范产品的组建，一般是由子类实现具体的组建过程；

ConcreateBuilder——具体的Builder类；

Director——统一组装过程；

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五、Builder模式的简单实现

计算机的组装过程较为复杂，并且组装顺序是不固定的，为了易于理解，我们把计算机的组装过程简化为构建主机、设置操作系统、设置显示器3个部分，然后通过Director和具体的Builder来构建计算机对象。

示例代码：

/** * 计算机抽象类，即Product角色 */public abstract class Computer {  protected String mBoard;  protected String mDisplay;  protected String mOS;  protected Computer(){}  /**   * 设置主板   * @param board   */  public void setBoard(String board){    this.mBoard = board;  }  /**   * 设置显示器   * @param display   */  public void setDisplay(String display){    this.mDisplay = display;  }  /**   * 设置操作系统   */  public abstract void setOS();  @Override  public String toString(){    return "Computer [mBoard=" + mBoard + ", mDisplay=" + mDisplay + ", mOS=" + mOS + "]";  }}

/** * 具体的Computer类，Macbook */public class Macbook extends Computer {  protected Macbook(){}  @Override  public void setOS() {    mOS = "Mac OS X 10";  }}

/** * 抽象Builder类 */public abstract class Builder {  /**   * 设置主机   * @param board   */  public abstract void buildBoard(String board);  /**   * 设置显示器   * @param display   */  public abstract void buildDisplay(String display);  /**   * 设置操作系统   */  public abstract void buildOS();  /**   * 创建Computer   * @return   */  public abstract Computer create();}

/** * 具体的Builder类，MacbookBuilder */public class MacbookBuilder extends Builder {  private Computer mComputer = new Macbook();  @Override  public void buildBoard(String board) {    mComputer.setBoard(board);  }  @Override  public void buildDisplay(String display) {    mComputer.setDisplay(display);  }  @Override  public void buildOS() {    mComputer.setOS();  }  @Override  public Computer create() {    return mComputer;  }}

/** * Director类，负责构造Computer */public class Director {  Builder mBuilder = null;  public Director(Builder builder){    mBuilder = builder;  }  /**   * 构建对象   * @param board 主板   * @param display 显示器   */  public void construct(String board, String display){    mBuilder.buildBoard(board);    mBuilder.buildDisplay(display);    mBuilder.buildOS();  }}

/** * 测试代码 */public class Test {  public static void main(String[] args){    //构建器    Builder builder = new MacbookBuilder();    //Director    Director pcDirector = new Director(builder);    //封装构建过程    pcDirector.construct("英特尔主板","Retina显示器");    //构建计算机，输出相关信息    System.out.println("Computer Info : " + builder.create().toString());  }}

输出结果：

复制代码代码如下:

	Computer Info : Computer [mBoard=英特尔主板, mDisplay=Retina显示器, mOS=Mac OS X 10]

上述示例中，通过具体的MacbookBuilder来构建Macbook对象，而Director封装了构建复杂产品对象的过程，对外隐藏构建细节。Builder与Director一起将一个复杂的对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的对象。

值得注意的是，在现实的开发过程中，Director角色经常会被省略。而直接使用一个Builder来进行对象的组装，这个Builder通常为链式调用，它的关键点是每个setter方法都返回自身，也就是return this，这样就使得setter方法可以链式调用，代码大致如下：

new TestBuilder()  .setA("A")  .create();

通过这种形式不仅去除了Director角色，整个结构也更加简单，也能对Product对象的组装过程有更精细的控制。

六、Builder模式变种——链式调用

示例代码：

public class User {  private final String name;     //必选  private final String cardID;    //必选  private final int age;       //可选  private final String address;   //可选  private final String phone;    //可选  private User(UserBuilder userBuilder){    this.name=userBuilder.name;    this.cardID=userBuilder.cardID;    this.age=userBuilder.age;    this.address=userBuilder.address;    this.phone=userBuilder.phone;  }  public String getName() {    return name;  }  public String getCardID() {    return cardID;  }  public int getAge() {    return age;  }  public String getAddress() {    return address;  }  public String getPhone() {    return phone;  }  public static class UserBuilder{    private final String name;    private final String cardID;    private int age;    private String address;    private String phone;    public UserBuilder(String name,String cardID){      this.name=name;      this.cardID=cardID;    }    public UserBuilder age(int age){      this.age=age;      return this;    }    public UserBuilder address(String address){      this.address=address;      return this;    }    public UserBuilder phone(String phone){      this.phone=phone;      return this;    }    public User build(){      return new User(this);    }  }}

需要注意的点：

User类的构造方法是私有的，调用者不能直接创建User对象。

User类的属性都是不可变的。所有的属性都添加了final修饰符，并且在构造方法中设置了值。并且，对外只提供getters方法。

Builder的内部类构造方法中只接收必传的参数，并且该必传的参数使用了final修饰符。

调用方式：

new User.UserBuilder("Jack","10086")    .age(25)    .address("GuangZhou")    .phone("13800138000")    .build();

相比起前面通过构造函数和setter/getter方法两种方式,可读性更强。唯一可能存在的问题就是会产生多余的Builder对象，消耗内存。然而大多数情况下我们的Builder内部类使用的是静态修饰的(static)，所以这个问题也没多大关系。

关于线程安全

Builder模式是非线程安全的，如果要在Builder内部类中检查一个参数的合法性，必需要在对象创建完成之后再检查

正确示例：

public User build() { User user = new user(this); if (user.getAge() > 120) {  throw new IllegalStateException("Age out of range"); // 线程安全 } return user;}

错误示例：

public User build() { if (age > 120) {  throw new IllegalStateException("Age out of range"); // 非线程安全 } return new User(this);}

七、用到Builder模式的例子

1、Android中的AlertDialog.Builder

private void showDialog(){    AlertDialog.Builder builder=new AlertDialog.Builder(context);    builder.setIcon(R.drawable.icon);    builder.setTitle("Title");    builder.setMessage("Message");    builder.setPositiveButton("Button1", new DialogInterface.OnClickListener() {      @Override      public void onClick(DialogInterface dialog, int which) {        //TODO      }    });    builder.setNegativeButton("Button2", new DialogInterface.OnClickListener() {      @Override      public void onClick(DialogInterface dialog, int which) {        //TODO      }    });    builder.create().show();}

2、OkHttp中OkHttpClient的创建

OkHttpClient okHttpClient = new OkHttpClient.Builder()         .cache(getCache())         .addInterceptor(new HttpCacheInterceptor())         .addInterceptor(new LogInterceptor())         .addNetworkInterceptor(new HttpRequestInterceptor())         .build();

3、Retrofit中Retrofit对象的创建

Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()     .client(createOkHttp())    .addConverterFactory(GsonConverterFactory.create())     .addCallAdapterFactory(RxJavaCallAdapterFactory.create())     .baseUrl(BASE_URL)     .build();

可见在实际使用中，均省略掉了Director角色，在很多框架源码中，涉及到Builder模式时，大多都不是经典GOF的Builder模式，而是选择了结构更加简单的后者。

八、优缺点

优点：

良好的封装性，使得客户端不需要知道产品内部实现的细节

建造者独立，扩展性强

缺点：

产生多余的Builder对象、Director对象，消耗内存

希望本文所述对大家Android程序设计有所帮助。

注：相关教程知识阅读请移步到Android开发频道。

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