Builder – wzorzec projektowy

przez
z bez komentarza
Bez kategorii

Przeznaczenie

Builder to kreacyjny wzorzec projektowy, którego celem jest oddzielenie procesu tworzenia obiektu od jego reprezentacji. Umożliwia budowanie złożonych obiektów krok po kroku, a także eliminuje potrzebę stosowania wielu przeciążonych konstruktorów. Sprawdza się szczególnie dobrze w przypadku klas posiadających wiele opcjonalnych pól, ponieważ umożliwia tworzenie obiektów w sposób bardziej przejrzysty i elastyczny.

Dlaczego go potrzebujemy ?

W sytuacjach, gdy:

  • mamy wiele pól (niektóre opcjonalne),
  • klasa posiada wiele konstruktorów, co utrudnia ich rozróżnienie i użycie,
  • kolejność parametrów jest łatwa do pomylenia,
  • chcemy zwiększyć czytelność i bezpieczeństwo kodu przy tworzeniu obiektów —

wzorzec Builder pozwala nam zminimalizować ryzyko błędów i zwiększyć czytelność kodu. Ułatwia również dodawanie nowych pól w przyszłości, bez potrzeby modyfikowania wielu konstruktorów.

Poniżej przykładowy kod przed użyciem wzorca Builder:

public class Car {
    private String brand;
    private String model;
    private int year;
    private String color;
    private String fuelType;
    private double engineSize;
    private int horsepower;
    private String transmission;
    private int mileage;
    private boolean isElectric;

    public Car(String brand, String model, int year, String color, String fuelType, double engineSize, int horsepower, String transmission, int mileage, boolean isElectric) {
        this.brand = brand;
        this.model = model;
        this.year = year;
        this.color = color;
        this.fuelType = fuelType;
        this.engineSize = engineSize;
        this.horsepower = horsepower;
        this.transmission = transmission;
        this.mileage = mileage;
        this.isElectric = isElectric;
    }

    public Car(String brand, String model, int year) {
        this.brand = brand;
        this.model = model;
        this.year = year;
    }

    public Car(String brand, String model, int year, String color, String fuelType, double engineSize, int horsepower, String transmission, int mileage) {
        this.brand = brand;
        this.model = model;
        this.year = year;
        this.color = color;
        this.fuelType = fuelType;
        this.engineSize = engineSize;
        this.horsepower = horsepower;
        this.transmission = transmission;
        this.mileage = mileage;
    }


    public String getBrand() {
        return brand;
    }

    public void setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
    }

    public int getYear() {
        return year;
    }

    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }

    public String getModel() {
        return model;
    }

    public void setModel(String model) {
        this.model = model;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public String getFuelType() {
        return fuelType;
    }

    public void setFuelType(String fuelType) {
        this.fuelType = fuelType;
    }

    public double getEngineSize() {
        return engineSize;
    }

    public void setEngineSize(double engineSize) {
        this.engineSize = engineSize;
    }

    public int getHorsepower() {
        return horsepower;
    }

    public void setHorsepower(int horsepower) {
        this.horsepower = horsepower;
    }

    public String getTransmission() {
        return transmission;
    }

    public void setTransmission(String transmission) {
        this.transmission = transmission;
    }

    public int getMileage() {
        return mileage;
    }

    public void setMileage(int mileage) {
        this.mileage = mileage;
    }

    public boolean isElectric() {
        return isElectric;
    }

    public void setElectric(boolean electric) {
        isElectric = electric;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                ", model='" + model + '\''+
                ", year=" + year +
                ", color='" + color + '\'' +
                ", fuelType='" + fuelType + '\'' +
                ", engineSize=" + engineSize +
                ", horsepower=" + horsepower +
                ", transmission='" + transmission + '\'' +
                ", mileage=" + mileage +
                ", isElectric=" + isElectric +
                '}';
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car("Fiat", "Panda" ,2009, "red", "gas", 1.1, 65, "manual", 85000, false);
        System.out.println(car);
    }
}

Builder z klasą wewnętrzną – schemat działania

Struktura:

Kod:

public class Car {
    private String brand;
    private String model;
    private int year;
    private String color;
    private String fuelType;
    private double engineSize;
    private int horsepower;
    private String transmission;
    private int mileage;
    private boolean isElectric;

    private Car(CarBuilder carBuilder) {
        this.brand = carBuilder.brand;
        this.model = carBuilder.model;
        this.year = carBuilder.year;
        this.color = carBuilder.color;
        this.fuelType = carBuilder.fuelType;
        this.engineSize = carBuilder.engineSize;
        this.horsepower = carBuilder.horsepower;
        this.transmission = carBuilder.transmission;
        this.mileage = carBuilder.mileage;
        this.isElectric = carBuilder.isElectric;
    }

    public String getBrand() {
        return brand;
    }

    public String getModel() {
        return model;
    }

    public int getYear() {
        return year;
    }

    public String getFuelType() {
        return fuelType;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public double getEngineSize() {
        return engineSize;
    }

    public int getHorsepower() {
        return horsepower;
    }

    public String getTransmission() {
        return transmission;
    }

    public int getMileage() {
        return mileage;
    }

    public boolean isElectric() {
        return isElectric;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                ", model='" + model + '\'' +
                ", year=" + year +
                ", color='" + color + '\'' +
                ", fuelType='" + fuelType + '\'' +
                ", engineSize=" + engineSize +
                ", horsepower=" + horsepower +
                ", transmission='" + transmission + '\'' +
                ", mileage=" + mileage +
                ", isElectric=" + isElectric +
                '}';
    }

    public static class CarBuilder {
        private String brand;
        private String model;
        private int year;
        private String color;
        private String fuelType;
        private double engineSize;
        private int horsepower;
        private String transmission;
        private int mileage;
        private boolean isElectric;

        public CarBuilder buildBrand(String brand) {
            this.brand = brand;
            return this;
        }

        public CarBuilder buildModel(String model) {
            this.model = model;
            return this;
        }

        public CarBuilder buildYear(int year) {
            this.year = year;
            return this;
        }

        public CarBuilder buildColor(String color) {
            this.color = color;
            return this;
        }

        public CarBuilder buildFuelType(String fuelType) {
            this.fuelType = fuelType;
            return this;
        }

        public CarBuilder buildEngineSize(double engineSize) {
            this.engineSize = engineSize;
            return this;
        }

        public CarBuilder buildHorsePower(int horsepower) {
            this.horsepower = horsepower;
            return this;
        }

        public CarBuilder buildTransmission(String transmission) {
            this.transmission = transmission;
            return this;
        }

        public CarBuilder buildMileage(int mileage) {
            this.mileage = mileage;
            return this;
        }

        public CarBuilder buildIsElectric(boolean isElectric) {
            this.isElectric = isElectric;
            return this;
        }

        public Car build() {
            return new Car(this);
        }
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car.CarBuilder()
                .buildBrand("Fiat")
                .buildModel("Panda")
                .buildYear(2009)
                .buildColor("red")
                .buildFuelType("gas")
                .buildEngineSize(1.1)
                .buildHorsePower(60)
                .buildTransmission("manual")
                .buildMileage(85000)
                .buildIsElectric(false)
                .build();

        System.out.println(car);
    }
}

Builder wersja klasyczna – schemat działania

Struktura:

Kod:

public interface CarBuilder {
    void buildBrand();
    void buildModel();
    void buildYear();
    void buildColor();
    void buildFuelType();
    void buildEngineSize();
    void buildHorsePower();
    void buildTransmission();
    void buildMileage();
    void buildIsElectric();

    Car getCar();
}
public class CarDirector {
    private CarBuilder carBuilder;

    public CarDirector(CarBuilder carBuilder) {
        this.carBuilder = carBuilder;
    }

    public void buildCar() {
        carBuilder.buildBrand();
        carBuilder.buildModel();
        carBuilder.buildYear();
        carBuilder.buildColor();
        carBuilder.buildFuelType();
        carBuilder.buildEngineSize();
        carBuilder.buildHorsePower();
        carBuilder.buildTransmission();
        carBuilder.buildMileage();
        carBuilder.buildIsElectric();
    }

    public Car getCar() {return this.carBuilder.getCar();}

}
public class Car {
    private String brand;
    private String model;
    private int year;
    private String color;
    private String fuelType;
    private double engineSize;
    private int horsepower;
    private String transmission;
    private int mileage;
    private boolean isElectric;

    public String getBrand() {
        return brand;
    }

    public void setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
    }

    public String getModel() {
        return model;
    }

    public void setModel(String model) {
        this.model = model;
    }

    public int getYear() {
        return year;
    }

    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }

    public String getFuelType() {
        return fuelType;
    }

    public void setFuelType(String fuelType) {
        this.fuelType = fuelType;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public int getHorsepower() {
        return horsepower;
    }

    public void setHorsepower(int horsepower) {
        this.horsepower = horsepower;
    }

    public double getEngineSize() {
        return engineSize;
    }

    public void setEngineSize(double engineSize) {
        this.engineSize = engineSize;
    }

    public String getTransmission() {
        return transmission;
    }

    public void setTransmission(String transmission) {
        this.transmission = transmission;
    }

    public int getMileage() {
        return mileage;
    }

    public void setMileage(int mileage) {
        this.mileage = mileage;
    }

    public boolean isElectric() {
        return isElectric;
    }

    public void setElectric(boolean electric) {
        isElectric = electric;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                ", model='" + model + '\'' +
                ", year=" + year +
                ", color='" + color + '\'' +
                ", fuelType='" + fuelType + '\'' +
                ", engineSize=" + engineSize +
                ", horsepower=" + horsepower +
                ", transmission='" + transmission + '\'' +
                ", mileage=" + mileage +
                ", isElectric=" + isElectric +
                '}';
    }
}
public class PassengerCarBuilder implements CarBuilder {
    private Car car;

    public PassengerCarBuilder() {
        this.car = new Car();
    }

    @Override
    public void buildBrand() {
        this.car.setBrand("Fiat");
    }

    @Override
    public void buildModel() {
        this.car.setModel("Panda");
    }

    @Override
    public void buildYear() {
        this.car.setYear(2009);
    }

    @Override
    public void buildColor() {
        this.car.setColor("red");
    }

    @Override
    public void buildFuelType() {
        this.car.setFuelType("gas");
    }

    @Override
    public void buildEngineSize() {
        this.car.setEngineSize(1.1);
    }

    @Override
    public void buildHorsePower() {
        this.car.setHorsepower(60);
    }

    @Override
    public void buildTransmission() {
        this.car.setTransmission("manual");
    }

    @Override
    public void buildMileage() {
        this.car.setMileage(85000);
    }

    @Override
    public void buildIsElectric() {
        this.car.setElectric(false);
    }

    @Override
    public Car getCar() {
        return car;
    }
}

public class VanCarBuilder implements CarBuilder {
    private Car car;

    public VanCarBuilder() {
        this.car = new Car();
    }

    @Override
    public void buildBrand() {
        this.car.setBrand("Fiat");
    }

    @Override
    public void buildModel() {
        this.car.setModel("Panda");
    }

    @Override
    public void buildYear() {
        this.car.setYear(2009);
    }

    @Override
    public void buildColor() {
        this.car.setColor("red");
    }

    @Override
    public void buildFuelType() {
        this.car.setFuelType("gas");
    }

    @Override
    public void buildEngineSize() {
        this.car.setEngineSize(1.1);
    }

    @Override
    public void buildHorsePower() {
        this.car.setHorsepower(60);
    }

    @Override
    public void buildTransmission() {
        this.car.setTransmission("manual");
    }

    @Override
    public void buildMileage() {
        this.car.setMileage(85000);
    }

    @Override
    public void buildIsElectric() {
        this.car.setElectric(false);
    }

    @Override
    public Car getCar() {
        return car;
    }
}


public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        PassengerCarBuilder passengerCarBuilder = new PassengerCarBuilder();
        VanCarBuilder vanCarBuilder = new VanCarBuilder();

        CarDirector passengerCarDirector = new CarDirector(passengerCarBuilder);
        passengerCarDirector.buildCar();

        CarDirector varCarDirector = new CarDirector(vanCarBuilder);
        varCarDirector.buildCar();

        Car passengerCar = passengerCarDirector.getCar();
        Car vanCar = vanCarBuilder.getCar();

        System.out.println(passengerCar);
        System.out.println(vanCar);
    }
}

Podsumowanie


Wzorzec Builder stosujemy przede wszystkim wtedy, gdy klasa ma wiele pól, a tworzenie wielu konstruktorów byłoby niepraktyczne i nieczytelne. Builder pozwala na wygodne i bezpieczne konstruowanie obiektów krok po kroku, bez konieczności udostępniania setterów, dzięki czemu po utworzeniu obiektu jego stan pozostaje niezmienny.

Wariant z klasą wewnętrzną umożliwia użytkownikowi elastyczne i czytelne tworzenie obiektu, umożliwiając ustawienie tylko tych pól, które są potrzebne. Po zbudowaniu obiektu dalsza modyfikacja jest niemożliwa.

Wersja klasyczna Buildera, wykorzystująca dyrektora i osobne klasy budownicze, sprawdza się, gdy chcemy precyzyjnie kontrolować proces tworzenia obiektu i oddzielić go od użytkownika — dyrektor decyduje, w jaki sposób obiekt zostanie zbudowany, a użytkownik nie musi się tym zajmować.

Builder to popularny wzorzec projektowy, który znacząco poprawia czytelność, elastyczność i bezpieczeństwo kodu przy tworzeniu złożonych obiektów. W praktyce często spotyka się jego różne wariacje, ale charakterystyczne cechy pozostają niezmienne — stopniowe budowanie obiektu i oddzielenie konstrukcji od reprezentacji.

Tagi: Brak tagów

Add a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *