建造者模式

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前言

在软件开发过程中有时需要创建一个复杂的对象，这个复杂对象通常由多个子部件按一定的步骤组合而成。例如，计算机是由 OPU、主板、内存、硬盘、显卡、机箱、显示器、键盘、鼠标等部件组装而成的，采购员不可能自己去组装计算机，而是将计算机的配置要求告诉计算机销售公司，计算机销售公司安排技术人员去组装计算机，然后再交给要买计算机的采购员。

生活中这样的例子很多，如游戏中的不同角色，其性别、个性、能力、脸型、体型、服装、发型等特性都有所差异；还有汽车中的方向盘、发动机、车架、轮胎等部件也多种多样；每封电子邮件的发件人、收件人、主题、内容、附件等内容也各不相同。

以上所有这些产品都是由多个部件构成的，各个部件可以灵活选择，但其创建步骤都大同小异。这类产品的创建无法用前面介绍的工厂模式描述，只有建造者模式可以很好地描述该类产品的创建。

一、模式的定义与特点

建造者（Builder）模式的定义：

指将一个复杂对象的构造与它的表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示，这样的设计模式被称为建造者模式。它是将一个复杂的对象分解为多个简单的对象，然后一步一步构建而成。它将变与不变相分离，即产品的组成部分是不变的，但每一部分是可以灵活选择的。

该模式的主要优点如下：

1. 各个具体的建造者相互独立，有利于系统的扩展。
2. 客户端不必知道产品内部组成的细节，便于控制细节风险。

其缺点如下：

1. 产品的组成部分必须相同，这限制了其使用范围。
2. 如果产品的内部变化复杂，该模式会增加很多的建造者类。

建造者（Builder）模式和工厂模式的关注点不同：建造者模式注重零部件的组装过程，而工厂方法模式更注重零部件的创建过程，但两者可以结合使用。

二、模式的结构与实现

建造者（Builder）模式由产品、抽象建造者、具体建造者、指挥者等 4 个要素构成，现在我们来分析其基本结构和实现方法。

1.模式的结构

建造者（Builder）模式的主要角色如下。

1. 产品角色（Product）：它是包含多个组成部件的复杂对象，由具体建造者来创建其各个部件。
2. 抽象建造者（Builder）：它是一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口，通常还包含一个返回复杂产品的方法 getResult()。
3. 具体建造者(Concrete Builder）：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。
4. 指挥者（Director）：它调用建造者对象中的部件构造与装配方法完成复杂对象的创建，在指挥者中不涉及具体产品的信息。

2.模式的实现

public class BuilderTest {
    public static void main(String[] args) {
        Builder builder1 = new ConcreteBuilder1();
        Director director = new Director(builder1);
        Product product = director.construct();
        product.show();

    }
}

//产品角色类：包含了多个组成部件
class Product {
    //产品部件
    private String partA;
    private String partB;
    private String partC;

    public void setPartA(String partA) {
        this.partA = partA;
    }

    public void setPartB(String partB) {
        this.partB = partB;
    }

    public void setPartC(String partC) {
        this.partC = partC;
    }

    public void show() {
        System.out.println("部件A： " + partA);
        System.out.println("部件B： " + partB);
        System.out.println("部件C： " + partC);
    }
}

//抽象创建者
abstract class Builder {
    Product product = new Product();
    abstract void builderPartA();
    abstract void builderPartB();
    abstract void builderPartC();

    public Product getResult() {
        return product;
    }
}

//具体创建者1
class ConcreteBuilder1 extends Builder{

    @Override
    void builderPartA() {
        product.setPartA("我是由创建者1提供的部件A");
    }

    @Override
    void builderPartB() {
        product.setPartB("我是由创建者1提供的部件B");
    }

    @Override
    void builderPartC() {
        product.setPartC("我是由创建者1提供的部件C");
    }
}

//具体创建者2
class ConcreteBuilder2 extends Builder{

    @Override
    void builderPartA() {
        product.setPartA("我是由创建者2提供的部件A");
    }

    @Override
    void builderPartB() {
        product.setPartB("我是由创建者2提供的部件B");
    }

    @Override
    void builderPartC() {
        product.setPartC("我是由创建者2提供的部件C");
    }
}

//指挥者
class Director {
    private Builder builder;

    public Director(Builder builder){
        this.builder = builder;
    }

    public Product construct() {
        builder.builderPartA();
        builder.builderPartB();
        builder.builderPartC();

        return builder.getResult();
    }
}

三、应用场景

建造者（Builder）模式创建的是复杂对象，其产品的各个部分经常面临着剧烈的变化，但将它们组合在一起的算法却相对稳定，所以它通常在以下场合使用。

• 创建的对象较复杂，由多个部件构成，各部件面临着复杂的变化，但构件间的建造顺序是稳定的。
• 创建复杂对象的算法独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式，即产品的构建过程和最终的表示是独立的。

附录：

建造者（Builder）模式在应用过程中可以根据需要改变，如果创建的产品种类只有一种，只需要一个具体建造者，这时可以省略掉抽象建造者，甚至可以省略掉指挥者角色。