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生成器

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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。

生成器模式(Builder)是使用多个“小型”工厂来最终创建出一个完整对象。

当我们使用Builder的时候,一般来说,是因为创建这个对象的步骤比较多,每个步骤都需要一个零部件,最终组合成一个完整的对象。

我们仍然以Markdown转HTML为例,因为直接编写一个完整的转换器比较困难,但如果针对类似下面的一行文本:

# this is a heading

转换成HTML就很简单:

<h1>this is a heading</h1>

因此,我们把Markdown转HTML看作一行一行的转换,每一行根据语法,使用不同的转换器:

  • 如果以#开头,使用HeadingBuilder转换;
  • 如果以>开头,使用QuoteBuilder转换;
  • 如果以---开头,使用HrBuilder转换;
  • 其余使用ParagraphBuilder转换。

这个HtmlBuilder写出来如下:

public class HtmlBuilder {
    private HeadingBuilder headingBuilder = new HeadingBuilder();
    private HrBuilder hrBuilder = new HrBuilder();
    private ParagraphBuilder paragraphBuilder = new ParagraphBuilder();
    private QuoteBuilder quoteBuilder = new QuoteBuilder();

    public String toHtml(String markdown) {
        StringBuilder buffer = new StringBuilder();
        markdown.lines().forEach(line -> {
            if (line.startsWith("#")) {
                buffer.append(headingBuilder.buildHeading(line)).append('\n');
            } else if (line.startsWith(">")) {
                buffer.append(quoteBuilder.buildQuote(line)).append('\n');
            } else if (line.startsWith("---")) {
                buffer.append(hrBuilder.buildHr(line)).append('\n');
            } else {
                buffer.append(paragraphBuilder.buildParagraph(line)).append('\n');
            }
        });
        return buffer.toString();
    }
}

注意观察上述代码,HtmlBuilder并不是一次性把整个Markdown转换为HTML,而是一行一行转换,并且,它自己并不会将某一行转换为特定的HTML,而是根据特性把每一行都“委托”给一个XxxBuilder去转换,最后,把所有转换的结果组合起来,返回给客户端。

这样一来,我们只需要针对每一种类型编写不同的Builder。例如,针对以#开头的行,需要HeadingBuilder

public class HeadingBuilder {
    public String buildHeading(String line) {
        int n = 0;
        while (line.charAt(0) == '#') {
            n++;
            line = line.substring(1);
        }
        return String.format("<h%d>%s</h%d>", n, line.strip(), n);
    }
}
注意:实际解析Markdown是带有状态的,即下一行的语义可能与上一行相关。这里我们简化了语法,把每一行视为可以独立转换。

可见,使用Builder模式时,适用于创建的对象比较复杂,最好一步一步创建出“零件”,最后再装配起来。

JavaMail的MimeMessage就可以看作是一个Builder模式,只不过Builder和最终产品合二为一,都是MimeMessage

Multipart multipart = new MimeMultipart();
// 添加text:
BodyPart textpart = new MimeBodyPart();
textpart.setContent(body, "text/html;charset=utf-8");
multipart.addBodyPart(textpart);
// 添加image:
BodyPart imagepart = new MimeBodyPart();
imagepart.setFileName(fileName);
imagepart.setDataHandler(new DataHandler(new ByteArrayDataSource(input, "application/octet-stream")));
multipart.addBodyPart(imagepart);

MimeMessage message = new MimeMessage(session);
// 设置发送方地址:
message.setFrom(new InternetAddress("me@example.com"));
// 设置接收方地址:
message.setRecipient(Message.RecipientType.TO, new InternetAddress("xiaoming@somewhere.com"));
// 设置邮件主题:
message.setSubject("Hello", "UTF-8");
// 设置邮件内容为multipart:
message.setContent(multipart);

很多时候,我们可以简化Builder模式,以链式调用的方式来创建对象。例如,我们经常编写这样的代码:

StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append(secure ? "https://" : "http://")
       .append("www.liaoxuefeng.com")
       .append("/")
       .append("?t=0");
String url = builder.toString();

由于我们经常需要构造URL字符串,可以使用Builder模式编写一个URLBuilder,调用方式如下:

String url = URLBuilder.builder() // 创建Builder
        .setDomain("www.liaoxuefeng.com") // 设置domain
        .setScheme("https") // 设置scheme
        .setPath("/") // 设置路径
        .setQuery(Map.of("a", "123", "q", "K&R")) // 设置query
        .build(); // 完成build

练习

使用Builder模式实现一个URLBuilder

小结

Builder模式是为了创建一个复杂的对象,需要多个步骤完成创建,或者需要多个零件组装的场景,且创建过程中可以灵活调用不同的步骤或组件。


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