建造者模式

1.模式动机与定义

模式动机

在软件开发中，也存在大量类似汽车一样的复杂对象，它们拥有一系列成员属性，这些成员属性中有些是引用类型的成员对象。而且在这些复杂对象中，还可能存在一些限制条件，如某些属性没有赋值则复杂对象不能作为一个完整的产品使用;有些属性的赋值必须按照某个顺序，一个属性没有赋值之前另一个属性可能无法赋值等。

复杂对象相当于一辆有待建造的汽车，而对象的属性相当于汽车的部件，建造产品的过程就相当于组合部件的过程。由于组合部件的过程很复杂，因此，这些部件的组合过程往往被“外部化”到一个称作建造者的对象里，建造者返还给客户端的是一个已经建造完毕的完整产品对象，而用户无须关心该对象所包含的属性以及它们的组装方式，这就是建造者模式的模式动机。

模式定义

建造者模式(Builder Pattern):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

建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象，它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们，用户不需要知道内部的具体构建细节。

建造者模式属于对象创建型模式。

将客户端与包含多个部件的复杂对象的创建过程分离，客户端无须知道复杂对象的内部组成部分与装配方式，只需要知道所需建造者的类型即可

关注如何逐步创建一个复杂的对象，不同的建造者定义了不同的创建过程

2.模式结构与分析

模式结构

建造者模式包含如下角色

• Builder:抽象建造者：为建造一个产品Product对象的各个部件指定抽象接口。在该接口中一般声明两类方法，一类方法是buildPartX，它们用于创建复杂对象的各个部件，另一个方法为getResult，它们用于返回复杂对象。它既可以是抽象类，也可以是接口类。
• ConcreteBuilder:具体建造者：实现Builder接口，实现各个部件的构造和装配方法，定义并明确它所创建的复杂对象，也可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。
• Director:指挥者：又称导演类，它负责安排复杂对象的建造次序，指挥者和抽象建造者之间存在关联关系。
• Product:产品角色：产品角色是被构建的复杂对象，包含多个组成部件。具体建造者创建该产品的内部表示并定义它的装配过程。

模式分析

//产品角色类
publie class Product{
    private String partA; //可以是任意类型
    private String partB;
    private String partC;
    //partA的Getter方法和Setter方法省略
    //partB的Getter方法和Setter方法省略
    //partC的Getter方法和Setter方法省略
}
//建造者类
public abstract class Builder{
    protected Product product=new Product();
    
    publie abstract void buildPartA();
    public abstract void buildPartB();
    public abstract void buildPartC();
    publie Product getResult(){
        return product;
    }
}
//指挥者类
public class Director{
    private Builder builder;
    public Director(Builder builder){
        this.builder=builder;
    }
    public void setBuilder(Builder builder){
        this.builder=builer;
    }
    public Product construct(){
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB();
        builder.buildPartC();
        return builder.getResult();
    }
}

//客户端类代码
Builder builder = new ConcreteBuilder();
Director director = new Director(builder);
Product product = director.construct();

3.模式效果与应用

抽象工厂模式优点

1. 客户端不必知道产品内部组成的细节，将产品本身与产品的创建过程解耦，使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象
2. 每一个具体建造者都相对独立，与其他的具体建造者无关，因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者，扩展方便，符合开闭原则
3. 可以更加精细地控制产品的创建过程

抽象工厂模式缺点

1. 建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制
2. 如果产品的内部变化复杂，可能会需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大，增加了系统的理解难度和运行成本

使用情况

1. 需要生成的产品对象有复杂的内部结构，这些产品对象通常包含多个成员变量
2. 需要生成的产品对象的属性相互依赖，需要指定其生成顺序
3. 对象的创建过程独立于创建该对象的类。在建造者模式中通过引入了指挥者类，将创建过程封装在指挥者类中，而不在建造者类和客户类中
4. 隔离复杂对象的创建和使用，并使得相同的创建过程可以创建不同的产品

模式应用

1. JavaMail(一步一步构造一个完整的邮件对象，然后发送)
2. 在很多游戏软件中，地图包括天空、地面、背景等组成部分，人物角色包括人体、服装、装备等组成部分可以使用建造者模式对其进行设计，通过不同的具体建造者创建不同类型的地图或人物。

建造者模式的简化

1. 省略抽象建造者角色:如果系统中只需要一个具体建造者的话，可以省略掉抽象建造者。
2. 省略指挥者角色:在具体建造者只有一个的情况下，如果抽象建造者角色已经被省略掉那么还可以省略指挥者角色，让Builder角色扮演指挥者与建造者双重角色。