Android中如何實現Builder模式

這篇文章將為大家詳細講解有關Android中如何實現Builder模式，文章內容質量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關知識有一定的了解。

一、介紹

Builder模式是一步一步創建一個復雜對象的創建型模式，它允許用戶在不知道內部構建細節的情況下，可以更精細的控制對象的構造流程。該模式是為了將構建復雜對象的過程和它的部件解耦，使得構建過程和部件的表示隔離開來。

因為一個復雜的對象有很多大量組成部分，例如車，有車輪、方向盤、發動機，還有各種小零件等，如何將這些部件裝配成一輛汽車，這個裝配過程很漫長，也很復雜，對于這種情況，為了在構建過程中對外部隱藏實現細節，就可以使用Builder模式將部件和組裝過程分離，使得構建過程和部件都可以自由擴展，兩者之間的耦合也降到最低。

二、定義

將一個復雜對象的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以創建不同的表示。

三、使用場景

（1）相同的方法，不同的執行順序，產生不同的事件結果時。

（2）多個部件或零件，都可以裝配到一個對象中，但是產生的運行結果又不相同時。

（3）產品類非常復雜，或者產品類中的調用順序不同產生了不同的作用，這個時候使用建造者模式非常合適。

（4）當初始化一個對象特別復雜，如參數多，且很多參數都具有默認值時。

四、Builder模式的UML類圖

角色介紹：

Product產品類——產品的抽象類；

Builder——抽象Builder類，規范產品的組建，一般是由子類實現具體的組建過程；

ConcreateBuilder——具體的Builder類；

Director——統一組裝過程；

五、Builder模式的簡單實現

計算機的組裝過程較為復雜，并且組裝順序是不固定的，為了易于理解，我們把計算機的組裝過程簡化為構建主機、設置操作系統、設置顯示器3個部分，然后通過Director和具體的Builder來構建計算機對象。

示例代碼：

/**
 * 計算機抽象類，即Product角色
 */
public abstract class Computer {
  protected String mBoard;
  protected String mDisplay;
  protected String mOS;
  protected Computer(){}
  /**
   * 設置主板
   * @param board
   */
  public void setBoard(String board){
    this.mBoard = board;
  }
  /**
   * 設置顯示器
   * @param display
   */
  public void setDisplay(String display){
    this.mDisplay = display;
  }
  /**
   * 設置操作系統
   */
  public abstract void setOS();
  @Override
  public String toString(){
    return "Computer [mBoard=" + mBoard + ", mDisplay=" + mDisplay + ", mOS=" + mOS + "]";
  }
}

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

/**
 * 抽象Builder類
 */
public abstract class Builder {
  /**
   * 設置主機
   * @param board
   */
  public abstract void buildBoard(String board);
  /**
   * 設置顯示器
   * @param display
   */
  public abstract void buildDisplay(String display);
  /**
   * 設置操作系統
   */
  public abstract void buildOS();
  /**
   * 創建Computer
   * @return
   */
  public abstract Computer create();
}

/**
 * 具體的Builder類，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類，負責構造Computer
 */
public class Director {
  Builder mBuilder = null;
  public Director(Builder builder){
    mBuilder = builder;
  }
  /**
   * 構建對象
   * @param board 主板
   * @param display 顯示器
   */
  public void construct(String board, String display){
    mBuilder.buildBoard(board);
    mBuilder.buildDisplay(display);
    mBuilder.buildOS();
  }
}

/**
 * 測試代碼
 */
public class Test {
  public static void main(String[] args){
    //構建器
    Builder builder = new MacbookBuilder();
    //Director
    Director pcDirector = new Director(builder);
    //封裝構建過程
    pcDirector.construct("英特爾主板","Retina顯示器");
    //構建計算機，輸出相關信息
    System.out.println("Computer Info : " + builder.create().toString());
  }
}

輸出結果：

復制代碼 代碼如下:

Computer Info : Computer [mBoard=英特爾主板, mDisplay=Retina顯示器, mOS=Mac OS X 10]

上述示例中，通過具體的MacbookBuilder來構建Macbook對象，而Director封裝了構建復雜產品對象的過程，對外隱藏構建細節。Builder與Director一起將一個復雜的對象的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以創建不同的對象。

值得注意的是，在現實的開發過程中，Director角色經常會被省略。而直接使用一個Builder來進行對象的組裝，這個Builder通常為鏈式調用，它的關鍵點是每個setter方法都返回自身，也就是return this，這樣就使得setter方法可以鏈式調用，代碼大致如下：

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

通過這種形式不僅去除了Director角色，整個結構也更加簡單，也能對Product對象的組裝過程有更精細的控制。

六、Builder模式變種——鏈式調用

示例代碼：

public class User {
  private final String name;     //必選
  private final String cardID;    //必選
  private final int age;       //可選
  private final String address;   //可選
  private final String phone;    //可選
  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);
    }
  }
}

需要注意的點：

User類的構造方法是私有的，調用者不能直接創建User對象。

User類的屬性都是不可變的。所有的屬性都添加了final修飾符，并且在 構造方法中設置了值。并且，對外只提供getters方法。

Builder的內部類構造方法中只接收必傳的參數，并且該必傳的參數使用了final修飾符。

調用方式：

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

相比起前面通過構造函數和setter/getter方法兩種方式,可讀性更強。唯一可能存在的問題就是會產生多余的Builder對象，消耗內存。然而大多數情況下我們的Builder內部類使用的是靜態修飾的(static)，所以這個問題也沒多大關系。

關于線程安全

Builder模式是非線程安全的，如果要在Builder內部類中檢查一個參數的合法性，必需要在對象創建完成之后再檢查

正確示例：

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

錯誤示例：

public User build() {
 if (age > 120) {
  throw new IllegalStateException("Age out of range"); // 非線程安全
 }
 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的創建

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

3、Retrofit中Retrofit對象的創建

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

可見在實際使用中，均省略掉了Director角色，在很多框架源碼中，涉及到Builder模式時，大多都不是經典GOF的Builder模式，而是選擇了結構更加簡單的后者。

八、優缺點

優點：

良好的封裝性，使得客戶端不需要知道產品內部實現的細節

建造者獨立，擴展性強

缺點：

產生多余的Builder對象、Director對象，消耗內存

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