建造者模式

建造者模式

    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 CPU、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。

1. 模式的定义与特点

建造者模式的定义：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。

优点

封装性好，他的构建和表示可以做到分离
扩展性好，各个具体的建造者相互独立，有利于系统的解耦
客户端不必知道具体产品内部的实现细节，建造者可以对创建过程逐步细化，而不对其他模块产生任何影响，便于控制风险。

缺点

产品的组成部分必须相同，这限制了其使用的范围。
如果产品内部变化复杂，则建造者也需要同步修改，后期维护成本较大。

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。

1. 模式的结构

建造者模式的主要角色包括如下：

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零部件。
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()。
具体建造者（Concreate Builder）:实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。
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

直接上代码

/**
 * 抽象建造者：包含创建产品各个子部件的抽象方法。
 * @author liyuan
 * @date 2021年05月31日 17:49
 */
public abstract class Builder {

    /**
     * @Author liyuan
     * 创建产品对象
     **/
    protected Product product = new Product();

    public abstract void buildPartA();
    public abstract void buildPartB();
    public abstract void buildPartC();

    /**
     * @Author liyuan
     * 返回产品对象
     **/
    public Product getResult(){
        return product;
    }

}
/**
 * @author liyuan
 * 具体的建造者
 * @date 2021年05月31日 17:54
 */
public class ConcreateBuilder extends Builder {


    @Override
    public void buildPartA() {
        product.setPartA("创建了partA");
    }

    @Override
    public void buildPartB() {
        product.setPartA("创建了partB");
    }

    @Override
    public void buildPartC() {
        product.setPartA("创建了partC");
    }
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年05月31日 17:57
 * 指挥者的角色
 */
public class Dirctor {
    private Builder builder;

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

    /**
     * @Author liyuan
     * 创建产品
     **/
    public Product getProduct(){
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB();
        builder.buildPartC();
        return builder.getResult();
    }
}
/**
 * 产品角色
 * @author liyuan
 * @date 2021年05月31日 17:42
 */
public class Product {
    private String partA;
    private String partB;
    private String partC;

    public String getPartA() {
        return partA;
    }

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

    public String getPartB() {
        return partB;
    }

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

    public String getPartC() {
        return partC;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "Product{" +
                "partA=" + partA +
                ", partB=" + partB +
                ", partC=" + partC +
                '}';
    }

    public void show(){
        System.out.println("显示了该产品的特征");
        System.out.println("该产品包含的部分有"+this.toString());
    }
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年05月31日 17:59
 */
public class BuilderTest {

    public static void main(String[] args) {
        Builder builder = new ConcreateBuilder();
        Dirctor dirctor = new Dirctor(builder);
        Product product = dirctor.getProduct();
        product.show();
    }
}

执行调用的结果

显示了该产品的特征
该产品包含的部分有Product{partA=创建了partC, partB=null, partC=null}

2. 模式的应用场景

    建造者模式唯一区别于工厂模式的是针对复杂对象的创建。也就是说，如果创建简单对象，通常都是使用工厂模式进行创建，而如果创建复杂对象，就可以考虑使用建造者模式。

    当需要创建的产品具备复杂创建过程时，可以抽取出共性创建过程，然后交由具体实现类自定义创建流程，使得同样的创建行为可以生产出不同的产品，分离了创建与表示，使创建产品的灵活性大大增加。

建造者模式主要适用于以下应用场景：

相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的结果。
多个部件或零件，都可以装配到一个对象中，但是产生的结果又不相同。
产品类非常复杂，或者产品类中不同的调用顺序产生不同的作用。
初始化一个对象特别复杂，参数多，而且很多参数都具有默认值。

3. 建造者模式与工厂模式的区别

通过前面的学习，我们已经了解了建造者模式，那么它和工厂模式有什么区别呢？

建造者模式更加注重方法的调用顺序，工厂模式注重创建对象。
创建对象的力度不同，建造者模式创建复杂的对象，由各种复杂的部件组成，工厂模式创建出来的对象都一样
关注重点不一样，工厂模式只需要把对象创建出来就可以了，而建造者模式不仅要创建出对象，还要知道对象由哪些部件组成。
建造者模式根据建造过程中的顺序不一样，最终对象部件组成也不一样。

4. 模式的扩展

    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。

5. 模式的应用实例

【例】用建造者（Builder）模式描述客厅装修。

分析：客厅装修是一个复杂的过程，它包含墙体的装修、电视机的选择、沙发的购买与布局等。客户把装修要求告诉项目经理，项目经理指挥装修工人一步步装修，最后完成整个客厅的装修与布局，所以本实例用建造者模式实现比较适合。

这里客厅是产品，包括墙、电视和沙发等组成部分。具体装修工人是具体建造者，他们负责装修与墙、电视和沙发的布局。项目经理是指挥者，他负责指挥装修工人进行装修。

另外，客厅类中提供了 show() 方法，可以将装修效果图显示出来（点此下载装修效果图的图片）。客户端程序通过对象生成器类 ReadXML 读取 XML 配置文件中的装修方案数据（点此下载 XML 文件），调用项目经理进行装修。其类图如图 2 所示。