Понимание шаблонов проектирования: шаблон “Строитель”

Шаблон проектирования “Строитель”

Шаблон “Строитель” позволяет отделить конструирование сложного объекта от его представления. Таким образом, один и тот же процесс конструирования может создавать различные представления.

Шаблон проектирования “Строитель” второго типа

В реальном сценарии для того, чтобы создать компьютер, требуется использовать множество компонентов: оперативную память, процессор, вентиляторы и графическую карту.

Структура:

• Продукт  —  сложный объект, который мы хотим создать.
• Builder  —  абстрактный базовый класс, который определяет все шаги, необходимые для корректного создания продукта.
• Concrete Builder реализует интерфейс Builder.

Продукт: класс Computer.

public class Computer {
    private String Ram;
    private String Cpu;
    //геттер и сеттер 
    @Override
    public String toString() {
        return "Computer{" +
                "Ram='" + Ram + '\'' +
                ", Cpu='" + Cpu + '\'' +
                '}';
    }
}

Класс Builder:

public abstract class Builder {
    protected Computer computer = new Computer();
    public abstract void buildRam();
    public abstract void buildCpu();
    public abstract Computer createComputer();
}

Конкретные классы Builder: AsusComputerBuilder и AcerComputerBuilder.

public class AcerComputerBuilder extends Builder{
    @Override
    public void buildRam() {
        computer.setRam("(Acer) 8GB RAM");
    }
    @Override
    public void buildCpu() {
        computer.setCpu("(Acer) AMD CPU");
    }
    @Override
    public Computer createComputer() {
        return computer;
    }
}

public class AsusComputerBuilder extends Builder{
    @Override
    public void buildRam() {
        computer.setRam("(Asus) 16GB RAM");
    }
    @Override
    public void buildCpu() {
        computer.setCpu("(Asus) Intel CPU");
    }
    @Override
    public Computer createComputer() {
        return computer;
    }
}

Класс Director:

public class Director {
    private Builder builder;
    public Director(Builder builder){
        this.builder = builder;
    }
    public Computer construct(){
        builder.buildRam();
        builder.buildCpu();
        return builder.computer;
    }
}

Применение:

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Director director = new Director(new AsusComputerBuilder());
        Computer computer = director.construct();
        System.out.println(computer);//toString()
    }
}

Output:
Computer{Ram='(Asus) 16GB RAM', Cpu='(Asus) Intel CPU'}

В данном случае абстрактный класс Computer определил, какой компонент нужен, а абстрактный класс Builder выявил метод для сборки компонента компьютера. После этого мы можем создавать различные типы компьютера в конкретном классе Builder, например AsusComputerBuilder и AcerComputerBuilder, и реализовывать метод, определенный абстрактным классом Builder.

Для создания полноценного компьютера с помощью “Строителя” понадобится класс Director, для чего схема применения направляется в конкретный Builder, который мы объявили в конструкторе Director.

Шаблон проектирования “Строитель” второго типа

Когда конструктор класса требует много параметров, читаемость класса ухудшается, и в нем легко допустить опечатки. В этом случае для рефакторинга можно использовать шаблон “Строитель”.

До:

public class Computer {
    private String cpu;
    private String ram;
    private String storage;
    private String brand;
    public Computer(String cpu, String ram, String storage, String brand) {
        this.cpu = cpu;
        this.ram = ram;
        this.storage = storage;
        this.brand = brand;
    }
    // геттер и сеттер
    @Override
    public String toString() {
        return "Phone{" +
                "cpu='" + cpu + '\'' +
                ", ram='" + ram + '\'' +
                ", storage='" + storage + '\'' +
                ", brand='" + brand + '\'' +
                '}';
    }
}

Применение:

public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer("Intel","Kingston 8GB","WD SSD 500GB","Asus");
        System.out.println(computer);
        //Вывод: Phone{cpu='Intel', ram='Kingston 8GB', storage='WD SSD 500GB', brand='Asus'}
}

После:

public class Computer {
    private String cpu;
    private String ram;
    private String storage;
    private String brand;

    private Computer(Builder builder) {
        this.cpu = builder.cpu;
        this.ram = builder.ram;
        this.storage = builder.storage;
        this.brand = builder.brand;
    }

    public static final class Builder{
        private String cpu;
        private String ram;
        private String storage;
        private String brand;
        public Builder cpu(String cpu){
            this.cpu = cpu;
            return this;//возврат Builder
        }
        public Builder ram(String ram){
            this.ram = ram;
            return this;
        }
        public Builder storage(String storage){
            this.storage = storage;
            return this;
        }
        public Builder brand(String brand){
            this.brand = brand;
            return this;
        }
        public Computer build(){
            return new Computer(this);
        }
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Computer{" +
                "cpu='" + cpu + '\'' +
                ", ram='" + ram + '\'' +
                ", storage='" + storage + '\'' +
                ", brand='" + brand + '\'' +
                '}';
    }
}

Применение: 

public static void main(String[] args) {
        Computer computer =  new Computer.Builder() //создание класса Builder для вызова метода builder
                .cpu("Intel") //установка данных cpu и возврат класса Builder с помощью ключевого слова "this"
                .ram("Kingston 8GB")//ram можно вызвать после вызова метода cpu(), поскольку метод cpu() возвращает ключевое слово "this" класса Builder.
                .storage("WD SSD 500GB")
                .brand("Asus")
                .build();//вызов метода build() для вызова частного конструктора Computer с целью создания объекта Computer
        System.out.println(computer);//Computer{cpu='Intel', ram='Kingston 8GB', storage='WD SSD 500GB', brand='Asus'}
    }

В данном случае мы модифицируем конструктор Computer в модификатор с частным доступом. Затем, используя внутренний класс Builder, собираем каждый компонент и вызываем метод build() для создания объекта Computer.

Читайте также:

• 23 шаблона проектирования для 99% разработчиков на Java
• 11 исходных программ JavaScript, предоставляющих шаблоны проектирования
• Антишаблоны программирования

Читайте нас в Telegram, VK и Дзен

---

Перевод статьи Lim Yee Jie: Understanding Design Pattern — Builder Pattern