設計模式學習筆記（十二：生成器模式）

1.1概述

    將一個復雜對象的構建與它的表示分離，使同樣的構建過程可以創建不同的表示。這就是生產器模式的定義。

  如果一個類中有若干個成員變量是其他類聲明的對象，那么該類創建的對象就可以包含若干個其他對象作為其成員。習慣上把一個對象中的成員對象稱作它的組件，例如，幾何（Geometry）類含有三角形（Triangle）類、矩形（Rectangle）類和圓（Circle）類聲明的對象，那么幾何類就可以創建一個由三角形、矩形和圓形組成的幾何圖形，三角形、長方形和圓形就是當前幾何圖形中的組件。

    但是，在編寫幾何類的構造方法的代碼時可能會遇到如下困難：

    （1） 有些用戶並不需要幾何類所創建對象含有的全部組件。

    （2）有些用戶對創建的幾何類對象的組件有特殊要求，比如某用戶要求其中的三角形是等邊的，矩形是正方形等。

    顯然，如果一個對象由很多組件構成，我們無法在構造方法中進行硬編碼來滿足各種用戶對組件結構的要求。因此，按着面向抽象的原則，我們不應該在幾何類構造方法中進行任何編碼，而是將幾何類對象的構造方法分成若干個步驟，即根據當前組件的個數，在一個接口中定義若干個方法，每個方法負責創建幾何類對象的一個組件，而實現該接口的類負責創建幾何類對象，也就是說，將幾何類對象的創建過程封裝到另一個類中。

  在設計模式中，封裝一個對象的創建過程的類稱作生成器，上述示例的示意圖如下圖一所示：（其中BuliderOne和BuliderTwo就是生成器）

 

 

圖一：用生成器創建幾何類對象

 

    當系統准備為用戶提供一個內部結構復雜的對象時，就可以使用生成器模式，使用該模式可以逐步地構造對象，使對象的創建更具彈性。生成器模式的關鍵是將一個含有多個組件對象的創建分成若干個步驟，並將這些步驟封裝在一個稱作生成器的接口中。

 

1.2模式的結構

生成器模式結構中包括四種角色：

（1）產品(Product)：具體生產器要構造的復雜對象；

（2）抽象生成器(Bulider)：抽象生成器是一個接口，該接口除了為創建一個Product對象的各個組件定義了若干個方法之外，還要定義返回Product對象的方法；

（3）具體生產器(ConcreteProduct)：實現Builder接口的類，具體生成器將實現Builder接口所定義的方法；

（4）指揮者(Director)：指揮者是一個類，該類需要含有Builder接口聲明的變量。指揮者的職責是負責向用戶提供具體生成器，即指揮者將請求具體生成器類來構造用戶所需要的Product對象，如果所請求的具體生成器成功地構造出Product對象，指揮者就可以讓該具體生產器返回所構造的Product對象。

生產器模式結構的類圖如下圖二所示：

 

 

圖二:生成器模式結構類圖

 

1.3生成器模式的優點

（1）生成器模式將對象的構造過程封裝在具體生成器中，用戶使用不同的具體生成器就可以得到該對象的不同表示。

（2）生成器模式將對象的構造過程從創建該對象的類中分離出來，是用戶無須了解該對象的具體組件。

（3）可以更加精細有效地控制對象的構造過程。生成器將對象的構造過程分解成若干個步驟，這就使程序可以更加精細，有效地控制整個對象的構造。

（4）生成器模式將對象的構造過程與創建該對象類解耦，使對象的創建更加靈活有彈性。

（5）當增加新的具體生成器時，不必修改指揮者的代碼，即該模式滿足開-閉原則。

 

1.4適合使用生成器模式的情景

（1）當系統准備為用戶提供一個內部結構復雜的對象，而且在構造方法中編寫創建該對象的代碼無法滿足用戶需求時，就可以使用生成器模式來構造這樣的對象。

（2）當某些系統要求對象的構造過程必須獨立於創建該對象的類時。

 

 

1.5生成器模式的使用

以下通過一個簡單的問題來描述生成器模式中所涉及的各個角色。

這個簡單的問題就是創建含有按鈕、標簽和文本框組件的容器。不同用戶對容器有不同的要求，比如某些用戶希望容器中只含有按鈕和標簽，某些用戶希望容器中只含有按鈕和文本框。另外，用戶對組件在容器中的順序位置也有不同的要求，比如某些用戶要求組件在容器中從左至右的排列順序是按鈕、標簽、文本框，而某些用戶要求從左到右的排列順序是標簽、文本框、按鈕等。

顯然不能在容器的構造方法中編寫有關創建按鈕、標簽和文本框的代碼，也不能編寫排列這些組件位置的代碼。以下使用生成器為用戶創建所需要的容器，具體如下：

 首先看一下本實例構建框架具體類和1.2模式的結構中類圖的對應關系，如下圖所示：

 

（1）產品（Product）

產品角色是PanelProduct類，該類代碼如下：

package com.liuzhen.twelve_builder;

import javax.swing.*;

@SuppressWarnings("serial")
public class PanelProduct extends JPanel{
    JButton button;
    JLabel label;
    JTextField textField;
}

 

（2）抽象生成器（Builder）

抽象生成器是Builder接口，其代碼如下：

package com.liuzhen.twelve_builder;

import javax.swing.JPanel;

public interface Builder {
    public abstract void buildButton();
    public abstract void buildLabel();
    public abstract void buildTextField();
    public abstract JPanel getPanel();
}

 

（3）具體生成器（ConcreteBuilder）

有兩個具體生成器類ConcreteBuilderOne和ConcreteBuilderTwo，具體代碼如下：

ConcreteBuilderOne.java

package com.liuzhen.twelve_builder;

import javax.swing.*;


public class ConcreteBuilderOne implements Builder {
    private PanelProduct panel;
    
    ConcreteBuilderOne(){
        panel = new PanelProduct();
    }

    public void buildButton() {
        // TODO Auto-generated method stub
        panel.button = new JButton("按鈕");
    }

    public void buildLabel() {
        // TODO Auto-generated method stub
        panel.label = new JLabel("標簽");
    }

    public void buildTextField() {
        // TODO Auto-generated method stub
        panel.textField = new JTextField("文本框");
    }

    public JPanel getPanel() {
        // TODO Auto-generated method stub
        panel.add(panel.button);            //與ConcreteBuilderTwo添加組件的順序不同
        panel.add(panel.label);
        panel.add(panel.textField);
        return panel;
    }

}

ConcreteBuilderTwo.java

package com.liuzhen.twelve_builder;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JTextField;

public class ConcreteBuilderTwo implements Builder {
    private PanelProduct panel;

    ConcreteBuilderTwo(){
        panel = new PanelProduct();
    }

    public void buildButton() {
        // TODO Auto-generated method stub
        panel.button = new JButton("按鈕");
    }

    public void buildLabel() {
        // TODO Auto-generated method stub
        panel.label = new JLabel("標簽");
    }

    public void buildTextField() {
        // TODO Auto-generated method stub
        panel.textField = new JTextField("文本框");
    }

    public JPanel getPanel() {
        // TODO Auto-generated method stub
        panel.add(panel.textField);            //與ConcreteBuilderOne添加組件的順序不同
        panel.add(panel.label);
        panel.add(panel.button);
        return panel;
    }

}

 

（4）指揮者（Director）

指揮者是Director類，其代碼如下：

package com.liuzhen.twelve_builder;

import javax.swing.JPanel;

public class Director {
    private Builder builder;
    
    Director(Builder builder){
        this.builder = builder;
    }
    
    public JPanel constructProduct(){
        builder.buildButton();
        builder.buildLabel();
        builder.buildTextField();
        JPanel product = builder.getPanel();
        return product;
    }
}

 

（5）具體使用

    通過TwelveApplication類來具體實現上述相關類，來實現工廠方法模式的運用，其代碼如下：

package com.liuzhen.twelve_builder;

import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;

public class TwelveApplication {


    public static void main(String[] args) {
        Builder builder = new ConcreteBuilderOne();
        Director director = new Director(builder);
        JPanel panel = director.constructProduct();
        JFrame frameOne = new JFrame();
        frameOne.add(panel);
        frameOne.setBounds(12, 12, 200, 120);
        frameOne.setDefaultCloseOperation(JFrame.DISPOSE_ON_CLOSE);
        frameOne.setVisible(true);
        builder = new ConcreteBuilderTwo();
        director = new Director(builder);
        panel = director.constructProduct();
        JFrame frameTwo = new JFrame();
        frameTwo.add(panel);
        frameTwo.setBounds(12, 12, 200, 120);
        frameTwo.setDefaultCloseOperation(JFrame.DISPOSE_ON_CLOSE);
        frameTwo.setVisible(true);
    }

}

 

運行結果：

 

 

參考資料:

      1.Java設計模式/耿祥義，張躍平著.——北京：清華大學出版社，2009.5