设计模式之建造者模式

Posted 2022-10-29

1 定义

建造者模式（Builder Patten）：将一个复杂对象的构建与他的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

建造者模式用于一步一步创建一个复杂的对象，他允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容进行构建，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，根据翻译的不同，建造者模式又可称为生成器模式。

2 结构与角色

建造者模式包含4个角色

• Builder：抽象建造者。为创建一个Product对象的各个部件指定的抽象接口。
• ConcreteBuilder：具体建造者。实现抽象建造者Builder，构建和装配产品的各个部件。做具体建造工作，但却不为客户端所知。
• Product：产品，被构建的复杂对象。具体建造者创建该产品的内部表示并定义它的装配过程。包含定义组成部件的类，包括将这些部件装配成最终的产品的接口。
• Director：指挥者。构建一个使用抽象建造者Builder的对象。它与客户端打交道，将客户端创建产品的请求划分为对各个零件的建造请求，再将这些请求委派给ConcreteBuilders。

3 例子

建造楼房的过程中，有专业人员绘制图纸，图纸中讲述干什么，工人根据图纸去具体实现要干的事情，包工头根据实际情况去处理图纸中方法的执行，调配工人以何种顺序完成图纸上的要求。虽然包工头和图纸对建造高楼很有帮助，但是高楼平地起，却是由工人们一砖一瓦的搭建起来。

以上的这个例子很形象的讲述建造者模式执行过程，其中图纸就对应Builder（提供方法，要干什么），工人就对应ConcreteBuilder（具体去干方法中规定的事情），包工头就对应Director（以何种顺序干，调配工人），高楼就对应Product。

3.1 代码

3.1.1 Builder类

Builder类只提供抽象的方法，类似于图纸，只是告诉你建造高楼你需要做什么。

// 抽象方法，要做什么：建设一个大楼需要做什么
public abstract class Builder 
    abstract void builderA();
    abstract void builderB();
    abstract void builderC();
    abstract void builderD();
    abstract Product getProduct();

3.1.2 Worker类

工人是具体实现Builder提出的需求，比如水泥、钢筋等等。工人类直接产生产品（new）

package demo01;

// 知道了要做什么，就得有人来具体实现
public class Worker extends Builder
    private Product product;

    public Worker() 
        product = new Product();
    

    @Override
    void builderA() 
        product.setBuildA("打地基");
        System.out.println("打地基");
    

    @Override
    void builderB() 
        product.setBuildB("钢筋混凝土");
        System.out.println("钢筋混凝土");
    

    @Override
    void builderC() 
        product.setBuildC("盖房子");
        System.out.println("盖房子");
    

    @Override
    void builderD() 
        product.setBuildD("油漆、粉刷");
        System.out.println("油漆、粉刷");
    
    Product getProduct()
    
        return product;
    

3.1.3 Product类

当产品的本身的属性一一被满足的时候，产品才会产生。

public class Product 
    private String buildA;
    private String buildB;
    private String buildC;
    private String buildD;

    public String getBuildA() 
        return buildA;
    

    public void setBuildA(String buildA) 
        this.buildA = buildA;
    

    public String getBuildB() 
        return buildB;
    

    public void setBuildB(String buildB) 
        this.buildB = buildB;
    

    public String getBuildC() 
        return buildC;
    

    public void setBuildC(String buildC) 
        this.buildC = buildC;
    

    public String getBuildD() 
        return buildD;
    

    public void setBuildD(String buildD) 
        this.buildD = buildD;
    

    @Override
    public String toString() 
        return "Product" +
                "buildA=" + buildA + \\ +
                ", buildB=" + buildB + \\ +
                ", buildC=" + buildC + \\ +
                ", buildD=" + buildD + \\ +
                ;
    

3.1.4 Director类

包工头，安排工人怎么去做，比如今天下雨，不打水泥了，去抬钢筋，今天不下雨了，去打地基。

// 指挥的作用是，以什么样的顺序，完成产品的制作
public class Director 
    public Product getProduct(Builder builder)
        builder.builderA();
        builder.builderB();
        builder.builderC();
        builder.builderD();
        return builder.getProduct();
    

3.1.5 Test测试类

public class Test01 
    public static void main(String[] args) 
        Director director = new Director();
        Product product = director.getProduct(new Worker());
        System.out.println(product.toString());
    

指挥者调整顺序可以得到不同的产品，或者不同的效果（虽然这个没体现出来）

4 不使用指挥者的例子

去餐厅吃饭，餐厅里一般有默认的套餐，或者自己（用户）点餐，点餐之后，服务员根据订单负责将食品端上来，然后你大快朵颐，享受美食带来的快感....

在这一场景里，就没有指挥者，指挥权到达了用户的手里。上面3中的场景，指挥权就不能到用户手里，你不能让人家掏钱还得让人家自己建（除非是老板）。

4.1 Builder类

public abstract class Builder 
    abstract Builder builderA(String msg);
    abstract Builder builderB(String msg);
    abstract Builder builderC(String msg);
    abstract Builder builderD(String msg);
    abstract Product getProduct();

4.2 Worker类

public class Worker extends Builder 
    private Product product;

    public Worker() 
         product = new Product();
    


    Builder builderA(String msg) 
        product.setBuildA(msg);
        return this;
    

    Builder builderB(String msg) 
        product.setBuildB(msg);
        return this;
    

    Builder builderC(String msg) 
        product.setBuildC(msg);
        return this;
    

    Builder builderD(String msg) 
        product.setBuildD(msg);
        return this;
    
    Product getProduct() 
        return product;
    

4.3 Product类

public class Product 
    private String buildA = "炸鸡";
    private String buildB = "汉堡";
    private String buildC = "可乐";
    private String buildD = "大蒜";

    public String getBuildA() 
        return buildA;
    

    public void setBuildA(String buildA) 
        this.buildA = buildA;
    

    public String getBuildB() 
        return buildB;
    

    public void setBuildB(String buildB) 
        this.buildB = buildB;
    

    public String getBuildC() 
        return buildC;
    

    public void setBuildC(String buildC) 
        this.buildC = buildC;
    

    public String getBuildD() 
        return buildD;
    

    public void setBuildD(String buildD) 
        this.buildD = buildD;
    

    @Override
    public String toString() 
        return "Product" +
                "buildA=" + buildA + \\ +
                ", buildB=" + buildB + \\ +
                ", buildC=" + buildC + \\ +
                ", buildD=" + buildD + \\ +
                ;
    

4.4 Test类

public class Test 
    public static void main(String[] args) 
        Worker worker = new Worker();
        System.out.println(worker.builderA("全家桶")
                .getProduct());
    

上面的代码例子中：Worker就相当于服务员，记录你点了什么菜，并生成账单（Product里的信息），反馈给用户产品。

5 适用场景

• 需要生成的产品对象有复杂的内部结构（通常包含多个成员属性）
• 需要生成的产品对象的属性相互依赖（需要指定顺序）
• 产品对象的创建过程独立于创建该对象的类
• 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类

6 优缺点

6.1 优点

• 用户不需要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。
• 很方便的替换具体的建造者或者增加新的具体创建者
• 符合开闭原则，可以更加精细的控制产品的创建过程

6.2 缺点

• 适用范围收到限制，需要生成的产品对象具有较多共同点
• 如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者类来实现这种变化。