Android编程设计模式之Builder模式实例详解

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；

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：

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

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希望本文所述对大家Android程序设计有所帮助。