设计模式-建造者模式详解

定义

建造者模式：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。
建造者模式是一种对象创建型模式，它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。建造者模式关注如何一步步创建一个复杂对象，不同的建造者定义了不同的创建过程。

一、建造者模式结构与实现

结构

Builder(抽象建造者)：它为创建一个产品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；另一类方法是getResult()，它们用于返回复杂对象。Builder既可以是抽象类，也可以是接口。
ConcreteBuilder（具体建造者）：它实现了Builder接口，实现各个部件的具体构造和装配方法，定义并明确所创建的复杂对象，还可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。
Product（产品）：它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。
Director（指挥者）：指挥者又称为导演类，它负责安排复杂对象的建造次序，指挥者与抽象建造者之间存在关联关系，可以在其construct（）建造方法中调用建造者对象的部件构造与装配方法，完成复杂对象的建造。客户端一般只需要与指挥者进行交互，在客户端确定具体建造者的类型，并实例化具体建造者对象（也可以通过配置文件和反射机制实现），然后通过指挥者类的构造函数或者Setter方法将该对象传入指挥者类中。

实现

定义中提到了复杂对象，那什么是复杂对象？简单来说，复杂对象是指那些包含多个成员变量的对象，这些成员变量也称为部件或零件，如汽车包括方向盘、发动机、轮胎等部件，电子邮件包括发件人、收件人、主题、内容、附件等部件。一个典型的复杂对象类的代码示例如下：

public class Product{ 
   
	private String PartA;//定义部件，部件可以是任意类型，包括值类型和引用类型
	private String partB;
	private String partC;
	//三个部件的getter和setter方法省略

在抽象建造者类中定义了产品的创建方法和返回方法，其典型代码如下：

public abstract class Builder{ 
   
	//创建产品对象
	protected Product product = new Product();
	
	public abstract void buildPartA();
	public abstract void buildPartB();
	public abstract void buildPartC();
	
	//返回产品对象
	public Product getResult(){ 
   
		return product;
		}
	}

在抽象类Builder中声明了一系列的buildPartX()方法，用于创建复杂产品的各个部件，具体建造过程在ConcreteBuilder中实现，此外还提供了工厂方法getResult（），用于返回一个已创建好得完整产品对象。
在ConcreteBuilder中实现了这些buildPartX（）方法，通过调用Product的setPartX（）方法可以给产品对象的成员变量设值，不同的具体建造者在实现buildPartX（）方法时有所区别，例如setPartX（）方法的参数可能不一样，在有些具体建造者类中某些setPartX（）方法无须实现（提供一个空实现）。而这些对于客户端来说都无须关系，客户端只需要知道具体建造者类型即可。典型的具体建造者类代码如下：

	public class ConcreteBuilder1 extends Builder{ 
   
	public void buildPartA(){ 
   
		product.setPartA("A1");
	}
	public void buildPartB(){ 
   
		prodct.setPartB("B1");
	}
	public void buildPartC(){ 
   
		prodct.setPartB("C1");
	}
}，

此外，在建造者模式中还引入了一个指挥者类Director,该类主要有两个作用；一方面它隔离了客户端与创建过程；另一方面它控制产品对象的创建过程，包括某个buildPartX()方法是否被调用以及多个buildPartX()方法调用的先后次序等。指挥者针对抽象建造者编程，客户端只需要只需要知道具体建造者的类型便可通过指挥者类调用建造者的相关方法，返回一个完整的产品对象。在实际生活中也存在类似指挥者一样的角色，如一个客户去购买电脑，电脑销售人员相当于指挥者，只要客户确定电脑的类型，电脑销售人员可以通知电脑组装人员给客户组装一台电脑，指挥者类的示例代码如下：

	public class Director{ 
   
		private Builder builder;
		public Director(Builder builder){ 
   
			this.builder=builder;
		}
		public void setDirector(Builder builder){ 
   
			this.builder=builder;
		}
		//产品构建与组装方法
		public Product construct(){ 
   
			builder.buildPartA();
			builder.buildPartB();
			builder.buildPartC();
			return builder.getResult();
		}
	}

在指挥者类中可以注入一个抽象建造者类型的对象，它提供了一个建造方法，在该方法中调用了builder对象的构造部件的方法，最后返回一个产品对象。
对于客户端而言，只需要关系具体建造者的类型，无须关系产品对象的具体组装过程。`

Builder builder=new ConcreteBuilder1();
Director director=new Director(builder);
Product product=director.construct();

可通过配置文件来储存具体建造者类ConcreteBuilder1的类名，使得在更换新的建造者时无须修改源代码，系统扩展更为方便。

实例

结构图如下图所示：

在上图中，ActorController充当指挥者，ActorBuilder充当抽象建造者，HeroBuilder、AngelBuilder和DevilBuilder充当具体建造者，Actor充当复杂产品。

建造者模式的优缺点

优点：

1. 在建造者模式中，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，而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者增加新的具体建造者，用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象。由于指挥者类针对抽象建造者编程，增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，系统扩展方便，符合开闭原则。
3. 可以更加精细地控制产品的创建过程。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中，使得创建过程更加清晰，也更方便使用程序来控制创建过程。

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，例如很多组成部分都不相同，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，可能会导致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，增加系统的理解难度和运行成本。

今天的文章设计模式-建造者模式详解分享到此就结束了，感谢您的阅读。