设计模式之建造者（Builder）模式

Posted 2020-11-18 gdy1993

设计模式之建造者（Builder）模式

　　存在一些情况，比如，一些对象会有一些重要的属性，在这些属性没有恰当的值之前，对象不能作为一个完整的产品使用（如一个电子邮件最起码得有收件人地址）；还有一些些情况，一个对象的一些属性必须按照一定的顺序赋值才有意义，在某个属性没有赋值之前，另一个属性则无法赋值。Builder模式非常适用于此种类型的情况。

　　（一）什么是Builder模式

　　Builder模式是一种对象创建模式，用来隐藏复合对象的创建过程。建造者模式利用一个导演者（Director）对象和具体构造者（Concrete Builder）对象一个一个地建造出所有属性（零件），从而建造出完整的产品对象。建造者模式将产品的结构和产品的零件建造过程对客户端隐藏起来，把对建造过程进行指挥的责任和具体建造者零件的责任分割开来，达到责任划分和封装的目的。

　　（二）Builder模式中的角色

　　抽象建造者（Builder）角色：给出一个抽象接口，以规范产品对象的各个组成部分的建造。一般此接口独立于应用程序的商业逻辑。这个接口一般包含两种方法，创建方法和返回方法。

　　具体建造者（ConcreteBuilder）角色：它必须实现创造者Builder所声明的接口，在创在完成后，提供产品实例。一般来说，每有一个具体产品，就有一个相应的具体建造类。

　　导演者（Director）角色：担任这个角色的类调用具体建造者角色以创建产品对象。

　　产品（Product）角色：产品就是所建造的复杂对象，一个系统中会有多于一个的产品类，这些产品类并不一定有共同的接口，而完全可以是不相互关联的。导演者角色是与客户端打交道的角色，它将客户端创造产品的请求划分为多个零件的建造请求，再将这些请求委派给具体建造者角色，具体建造者角色是做具体建造工作的。

　　Builder模式的结构图如下：

 （三）建造者模式的具体实现

　　想象一下，有这样一种业务场景：客户端向要建造一所房子 （可以是平房，也可以是公寓），房子由多个组件构成，包括地板、墙和天花板等，从程序的角度出发，能有哪些解决方案呢？

　　　　1）客户端自己创建房子。

　　　　2）客户端委托具体工程队建造房子

　　　　3）客户端寻找设计师，并给设计师配备工程队建造房子 。

　　（1）客户端自己建造房子。

　　客户端自己创建房子的各个组件，如果建造平房就用相应的平房地板、墙、天花板

　　　　　　House house = new House();
　　　　　　house.setFloor("地板");
　　　　　　house.setWall("墙");
　　　　　　house.setCeil("天花板");

　　（2）客户端委托工程队创建房子 

　　客户端委托工程队建造房子 ，如果要建造平房，就选择建造平房的工程队，如果建造公寓，就选择建造公寓的工程队。

        HouseBuilder builder = new PingFangBuilder();
        builder.makeFloor();
        builder.makeWall();
        builder.makeCeil();
        House pingFang = builder.getHouse();        

　　貌似这种方式，看起来已经比较完美，有点面向对象的意思。但仍存在缺点，封装不够，房子具体部件的创建仍然暴露在客户端（在这里可以理解为建造房子的时候，还需要需要客户端进行督工），倘若需要满足这样一种对象创建逻辑：必须按照地板、墙、天花板的顺序建造房子，在客户端创建容易出错。此时，这种方式创建对象不能满足要求，第三种方式却能满足。

　　（3）客户端寻找设计师，并给设计师配备工程队建造房子 

　　客户端委托设计师创建房子，房子各个组件的创建顺序可以在设计师中具体指定，具体的建造仍然交给工程队，只要工程队的调度交给设计者，也可以称为管理者。这样设计者就需要一个具体的工程队，可以选择两种方式：1）每个设计师包含一个工程队属性。2）给设计师的相应方法传入一个具体 工程队。在这里我们选择第二种方式。

　　以上叙述中，房子扮演者Product的角色，设计师扮演Director角色，工程队扮演Builder角色，而具体工程队（包括平房工程队和公寓工程队）扮演ConcreteBuilder角色。具体代码实现如下：

　　1）Product：House

/*
 * 房子
 */
public class House {
    //地板
    private String floor;
    //墙
    private String wall;
    //屋顶
    private String ceil;
    public String getFloor() {
        return floor;
    }
    public void setFloor(String floor) {
        this.floor = floor;
    }
    public String getWall() {
        return wall;
    }
    public void setWall(String wall) {
        this.wall = wall;
    }
    public String getCeil() {
        return ceil;
    }
    public void setCeil(String ceil) {
        this.ceil = ceil;
    }
}

 

　　2）抽象建造者：HouseBuilder

public interface HouseBuilder {
    //修地板
    public void makeFloor();
    //修墙
    public void makeWall();
    //修天花板
    public void makeCeil();
    
    //返回房子
    public House getHouse();
}

 

　　3）具体建造者：PingFangBuilder、ApartmentBuilder

public class PingFangBuilder implements HouseBuilder {
    private House house =  new House();
    @Override
    public void makeFloor() {
        house.setFloor("平房---房顶");
    }

    @Override
    public void makeWall() {
        house.setWall("平房---墙");
    }

    @Override
    public void makeCeil() {
        house.setCeil("平房---天花板");
    }

    @Override
    public House getHouse() {
        return house;
    }
}

 

public class ApartmentBuilder implements HouseBuilder {
    private House house = new House();
    @Override
    public void makeFloor() {
        house.setFloor("公寓---地板");
    }

    @Override
    public void makeWall() {
        house.setWall("公寓---墙");
    }

    @Override
    public void makeCeil() {
        house.setCeil("公寓---天花板");
    }

    @Override
    public House getHouse() {
        return house;
    }

}

　　4）DIrector：HouseDirector

public class HouseDirector {
    public House constructHouse(HouseBuilder builder) {
        builder.makeFloor();
        builder.makeWall();
        builder.makeCeil();
        return builder.getHouse();
    }
}

 　　5）Client

HouseBuilder builder1 = new PingFangBuilder();
HouseDirector director1 = new HouseDirector();
House pingFang = director1.constructHouse(builder1);
        
HouseBuilder builder2 = new ApartmentBuilder();
HouseDirector director2 = new HouseDirector();
House apartment = director2.constructHouse(builder2);

 

　　（四）什么情况下使用建造模式

　　 需要生成的产品对象有复杂的内部结构，。

　　需要生成的产品对象的属性相互依赖，即一个属性必须在一个属性被赋值后才可以被赋值。

　　在对象创建过程中，会使用系统的其他一些对象，这些对象在产品创建的过程中不易得到。

　　（五）抽象工厂模式和Builder模式的区别：　

　　二者都是对象创建模式，在抽象工厂模式中，每调用一次工厂对象，都会返回一个完整的产品对象，客户端可能会把这些产品组装成一个更大更复杂的产品，也可能不会。建造者模式则不同，它一点一点地构造出一个复杂的产品，而这个产品的组装过程就发生在建造者角色内部，建造者模式的客户端拿到的是一个完成的产品。

　　也就是说，建造者模式处于更加宏观的尺度上，而建造者模式处于更加具体的尺度上。建造者模式所创建产品的零部件可由抽象工厂创建完成。