【设计模式与体系结构】创建型模式-建造者模式

简介

建造者模式指的是将一个复杂对象的创建与表示分离，使得同样的创建过程可以创建不同的表示，分离了部件的构造（由 Builder 负责）和装配（由 Director 负责）。从而可以构造出复杂的对象，这个模式适用于某个对象的构建过程复杂的情况。由于实现了构建和装配的解耦，不同的构建器，相同的装配，也可以做出不同的对象；相同的构建器，不同的装配顺序。亦即实现构建算法和装配算法的解耦，实现更好的复用。用户只需要指定复杂对象的类型，而无需知晓其内部构造细节。

建造者模式的角色

1. 抽象建造者（Builder）类：定义一套抽象的构建方法接口
2. 具体建造者（Concrete Builder）类：实现Builder接口，完成复杂产品的每个部件的具体创建方法。在构建过程完成后，提供产品的实例
3. 产品（Product）类：具体创建者要创建的复杂对象
4. 指挥者（Director）类：调用具体建造者来建造产品的各个部分，在指挥者中不涉及具体产品的信息，只保证对象的各部分完整创建或按某个顺序创建

建造者模式的优点

1. 建造者模式的封装性好，使用建造者模式可以有效地封装变化，在使用建造者模式的场景中，一般产品类和建造者类是比较稳定的。因此，将主要的业务逻辑封装在指挥者类中，会具有较好的稳定性
2. 客户不必知晓产品内部的实现细节。将产品的表示与产品的创建过程解耦，使得相同的创建过程，也可以创建不同的产品，也可以通过控制创建的顺序，来创建不同的产品
3. 可以将产品的创建过程精细化，使得业务逻辑更加清晰
4. 创建者模式可扩展性好。当有新的业务需求时，仅需要实现一个新的具体建造者类即可，无需更改原有代码，因此符合开闭原则

建造者模式的缺点

1. 仅适用于产品类差异较小的情景

建造者模式的类图

正文

Vehicle 类是一个产品类，实际写为一个实体类即可，代码如下：

public class Vehicle {
    private String frame;//框架
    private String power;//能源

    public String getPower() {
        return power;
    }

    public void setPower(String power) {
        this.power = power;
    }

    public String getFrame() {
        return frame;
    }

    public void setFrame(String frame) {
        this.frame = frame;
    }
}

抽象建造者类 VehicleBuilder 代码如下：

public abstract class VehicleBuilder {
    protected Vehicle vehicle = new Vehicle();
    abstract void buildFrame(String frame);
    abstract void buildPower(String power);
}

具体建造者 NewEnergyVehicleBuilder 代码如下：

public class NewEnergyVehicleBuilder extends VehicleBuilder {
    @Override
    void buildFrame(String frame) {
        vehicle.setFrame(frame);
    }

    @Override
    void buildPower(String power) {
        vehicle.setPower(power);
    }
}

具体建造者 GasolineVehicleBuilder 代码如下：

public class GasolineVehicleBuilder extends VehicleBuilder {
    @Override
    void buildFrame(String frame) {
        vehicle.setFrame(frame);
    }

    @Override
    void buildPower(String power) {
        vehicle.setPower(power);
    }
}

指挥者 VehicleDirector 代码如下：

public class VehicleDirector {
    private VehicleBuilder builder;
    
    public VehicleDirector(VehicleBuilder builder) {
        this.builder = builder;
    }
    
    public Vehicle construct(String frame, String power) {
        builder.buildFrame(frame);
        builder.buildPower(power);
        return builder.vehicle;
    }
}

客户端代码如下：

private void testBuilderPattern() {
    VehicleBuilder builder = new GasolineVehicleBuilder();
    VehicleDirector vehicleDirector = new VehicleDirector(builder);
    Vehicle vehicle = vehicleDirector.construct("铝合金车架", "汽油");
    Log.i("BuilderPattern", "车架：" + vehicle.getFrame() + " 能源：" + vehicle.getPower());
    builder = new NewEnergyVehicleBuilder();
    vehicleDirector = new VehicleDirector(builder);
    vehicle = vehicleDirector.construct("碳纤维车架", "新能源电池");
    Log.i("BuilderPattern", "车架：" + vehicle.getFrame() + " 能源：" + vehicle.getPower());
}

运行效果如下：