Java设计模式百例 - 建造者模式

Posted 2020-10-14

本文源码见：https://github.com/get-set/get-designpatterns/tree/master/builder

建造者模式（Builder Pattern）使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象，这种类型的设计模式属于创建型模式。建造模式可以将一个复杂对象的内部组成部分，与该对象本身的创建分离开来，从而使得复杂对象的组装更灵活。

文绉绉的话不宜多说，其实这种模式还是挺常见的： 
* 比如我们在订手机套餐的时候，无论是自选还是电信公司配置好的，通常一个套餐包括：多少分钟市话、多少条短信、多少G的省内和省外流量等，这几样通常得有，但是具体选多少可以自由搭配。 
* 比如我们玩网游创建任务的时候，要选择职业、肤色、发型；还有游戏中给自己角色搭配装备的时候，要配置帽子、肩部、披风、上衣、裤子、鞋子等等，还有一系列配饰，十几个框框所有人都是一样的，不同的是放什么样的装备进去。

例子

就以刚才提到的网游人物的配置为例： 
我们在创建游戏任务的时候，必须填写任务名称、选择职业或种族，然后可以自行配置角色的发型、发色、武器、铠甲等等，当然后边这些有可能是根据职业或种族随机分配的。

首先是角色的发型、发色、武器、铠甲，以及职业：

HairType.java

public enum HairType {
    BALD("bald"), SHORT("short"), CURLY("curly"), LONG_STRAIGHT("long straight"), LONG_CURLY("long curly");
    private String title;
    HairType(String title) {
        this.title = title;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return title;
    }
}

HairColor.java

public enum HairColor {
    WHITE, BLOND, RED, BROWN, BLACK;
    @Override
    public String toString() {
        return name().toLowerCase();
    }
}

Weapon.java

public enum Weapon {
    DAGGER, SWORD, AXE, WARHAMMER, BOW;
    @Override
    public String toString() {
        return name().toLowerCase();
    }
}

Armor.java

public enum Armor {
    CLOTHES("clothes"), LEATHER("leather"), CHAIN_MAIL("chain mail"), PLATE_MAIL("plate mail");
    private String title;
    Armor(String title) {
        this.title = title;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return title;
    }
}

Profession.java

public enum Profession {
    WARRIOR, THIEF, MAGE, PRIEST;
    @Override
    public String toString() {
        return name().toLowerCase();
    }
}

在设计具体实现的时候，我们参考《Effective Java》第二条”遇到多个构造器参数时要考虑用构建器“中的内容组织类之间的关系。将Builder类内置于角色内部。

Hero.java

public final class Hero {

    private final Profession profession;
    private final String name;
    private final HairType hairType;
    private final HairColor hairColor;
    private final Armor armor;
    private final Weapon weapon;

    private Hero(Builder builder) {
        this.profession = builder.profession;
        this.name = builder.name;
        this.hairColor = builder.hairColor;
        this.hairType = builder.hairType;
        this.weapon = builder.weapon;
        this.armor = builder.armor;
    }

    // getters

    @Override
    public String toString() {
        ... ...
    }

    /**
     * The builder class.
     */
    public static class Builder {

        private final Profession profession;
        private final String name;
        private HairType hairType;
        private HairColor hairColor;
        private Armor armor;
        private Weapon weapon;

        /**
         * Constructor
         */
        public Builder(Profession profession, String name) {
            if (profession == null || name == null) {
                throw new IllegalArgumentException("profession and name can not be null");
            }
            this.profession = profession;
            this.name = name;
        }

        public Builder withHairType(HairType hairType) {
            this.hairType = hairType;
            return this;
        }

        public Builder withHairColor(HairColor hairColor) {
            this.hairColor = hairColor;
            return this;
        }

        public Builder withArmor(Armor armor) {
            this.armor = armor;
            return this;
        }

        public Builder withWeapon(Weapon weapon) {
            this.weapon = weapon;
            return this;
        }

        public Hero build() {
            return new Hero(this);
        }
    }
}

建造者模式的主要内容其实就在这个Hero.java类中了。

我们可以看到Hero类中有个子类Hero.Builder，具体Hero的创建由Builder来完成。可以看到Hero只有一个以Build为参数的构造函数，所以将只接受这种形式的创建。

是不是想到了单例模式中的那个使用静态内部类来保管单一实例的例子了呢。其实是有相通之处的，我们说过，静态内部类可以看作恰好定义在另一个类内部的普通类。与单例不同的是，这个静态内部类Builder由于需要在外部使用，是public的。之所以放在内部是因为内部类同外部类之间可以访问所有的成员，更加方便。

那么在使用的使用的时候，就可以通过Builder定义的一系列“组装方法”来创建实例了：

Hero warrior = new Hero.Builder(Profession.WARRIOR, "Amberjill").withHairColor(HairColor.BLOND)
        .withHairType(HairType.LONG_CURLY).withArmor(Armor.CHAIN_MAIL).withWeapon(Weapon.SWORD)
        .build();

这样一个“战士”就诞生了，突然有点想玩网游了呢～

总结

建造者模式通常应用于：将一个复杂的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。主要解决在软件系统中，有时候面临着”一个复杂对象”的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。

最后给一个小作业可以考虑一下用建造者模式实现： 
假设张三要盖房，交钥匙拎包入住那种。他找到服务商，说希望盖五间大瓦房、刮大白简装、配置便宜家居，谈好合同后，服务商找到施工队去盖房、装修和配便宜家具。另外又有个叫李四的人也找到这个服务商，说希望盖一个小洋楼、精装修、配实木家具，服务商又找到另一个擅长小洋楼的施工队去实施。