23种设计模式——建造者模式

万里顾一程
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1、建造者模式概述

建造者（Builder）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。

该模式的主要优缺点如下：

  1. 封装性好，构建和表示分离。
  2. 扩展性好，各个具体的建造者相互独立，有利于系统的解耦。
  3. 客户端不必知道产品内部组成的细节，建造者可以对创建过程逐步细化，而不对其它模块产生任何影响，便于控制细节风险。

其缺点如下：

  1. 产品的组成部分必须相同，这限制了其使用范围。
  2. 如果产品的内部变化复杂，如果产品内部发生变化，则建造者也要同步修改，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。

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。

2、建造者模式的结构

建造者（Builder）模式的主要角色如下。

  1. 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。
  2. 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/抽象类，通常还包含一个返回复杂产品的方法 getResult()。
  3. 具体建造者(Concrete Builder）：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。
  4. 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。

建造者模式的结构图：

建造者模式的结构图

3、建造者模式的实现

3.1、常规实现

具体的产品类，包含多个组成部件

public class Product {

    //有ABCD多个部件
    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 + '\'' +
                '}';
    }
}

抽象建造者，包含创建产品各个子部件的抽象方法

//抽象的建造者
public abstract class Builder {

    //具体产品的各个子部件的抽象方法
    abstract void buildA();//部件A
    abstract void buildB();//部件B
    abstract void buildC();//部件C
    abstract void buildD();//部件B

    //返回具体产品的方法
    abstract Product getProduct();


}

具体建造者1，实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。

//具体建造者，实现抽象建造者，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法
public class Worker extends Builder{

   private Product product;  //提升作用域

   //通过具体建造者的构造器生成具体产品的对象
   public Worker(){
       product = new Product();
   }

    @Override
    void buildA() {
        product.setBuildA("完成部件A");
        System.out.println("完成部件A");
    }

    @Override
    void buildB() {
        product.setBuildB("完成部件B");
        System.out.println("完成部件B");
    }

    @Override
    void buildC() {
        product.setBuildC("完成部件C");
        System.out.println("完成部件C");
    }

    @Override
    void buildD() {
        product.setBuildD("完成部件D");
        System.out.println("完成部件D");
    }

    @Override
    Product getProduct() {
        System.out.println("完成产品ABCD的创建");
        return product;
    }
}

具体建造者2，实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。

public class WorkerTwo extends Builder{

    private Product product;

    public WorkerTwo(){
        product = new Product();
    }

    @Override
    void buildA() {
        product.setBuildA("完成部件A2");
        System.out.println("完成部件A2");
    }

    @Override
    void buildB() {
        product.setBuildB("完成部件B2");
        System.out.println("完成部件B2");

    }

    @Override
    void buildC() {
        product.setBuildC("完成部件C2");
        System.out.println("完成部件C2");

    }

    @Override
    void buildD() {
        product.setBuildD("完成部件D2");
        System.out.println("完成部件D2");

    }

    @Override
    Product getProduct() {
        System.out.println("完成产品ABCDTWO的创建");
        return product;
    }
}

指挥者，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

public class Director {

    //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
    public Product construct(Builder builder){
        builder.buildA();
        builder.buildB();
        builder.buildC();
        builder.buildD();

        return builder.getProduct();
    }
}

客户类，实现具体建造者1

public class Client {
    public static void main(String[] args) {

        Director director = new Director();
        Product build = director.construct(new Worker());//实现具体建造者1
        System.out.println(build.toString());
    }
}

测试：

在这里插入图片描述

客户类，实现具体建造者2

public class Client {
    public static void main(String[] args) {

        Director director = new Director();
        Product build = director.construct(new WorkerTwo());
        System.out.println(build.toString());
    }
}

测试：

在这里插入图片描述

上面示例是 Builder模式的常规用法，指挥者类 Director 在 Builder模式中具有很重要的作用，它用于指导具体构建者如何构建产品，控制调用先后次序，并向调用者返回完整的产品类，但是有些情况下需要简化系统结构，可以把Director和抽象建造者进行结合。

3.2、更为灵活的实现

产品-->套餐

public class Product {
    //默认套餐
    private String BuildA = "汉堡";
    private String BuildB = "薯条";
    private String BuildC = "炸鸡";
    private String BuildD = "可乐";

    public String getBuildA() {
        return BuildA;
    }

    public void setBuildA(String buildA) {
        BuildA = buildA;
    }

    public String getBuildB() {
        return BuildB;
    }

    public void setBuildB(String buildB) {
        BuildB = buildB;
    }

    public String getBuildC() {
        return BuildC;
    }

    public void setBuildC(String buildC) {
        BuildC = buildC;
    }

    public String getBuildD() {
        return BuildD;
    }

    public void setBuildD(String buildD) {
        BuildD = buildD;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Product{" +
                "BuildA='" + BuildA + '\'' +
                ", BuildB='" + BuildB + '\'' +
                ", BuildC='" + BuildC + '\'' +
                ", BuildD='" + BuildD + '\'' +
                '}';
    }
}

抽象建造类

public abstract class Builder {

    abstract Builder buildA(String msg);//汉堡
    abstract Builder buildB(String msg);//薯条
    abstract Builder buildC(String msg);//炸鸡
    abstract Builder buildD(String msg);//可乐

    //返回具体的套餐
    abstract Product getProduct();
}

具体建造者-->服务员

public class Worker extends Builder{

    private Product product;

    public Worker() {
        product = new Product();
    }

    @Override
    Builder buildA(String msg) {
        product.setBuildA(msg);
        return this;
    }

    @Override
    Builder buildB(String msg) {
        product.setBuildB(msg);
        return this;
    }

    @Override
    Builder buildC(String msg) {
        product.setBuildC(msg);
        return this;
    }

    @Override
    Builder buildD(String msg) {
        product.setBuildD(msg);
        return this;
    }

    @Override
    Product getProduct() {
        return product;
    }


}

客户：实现默认套餐

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Worker worker = new Worker();
        Product product = worker.getProduct();
        System.out.println(product.toString());
    }
}

测试：

在这里插入图片描述

实现自选套餐：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Worker worker = new Worker();
        Product product = worker
                .buildA("蛋糕")
                .buildB("鸡腿")
                .buildC("")
                .buildD("")
                .getProduct();
        System.out.println(product.toString());
    }
}

测试：

在这里插入图片描述

4、建造者模式和工厂模式的区别

  • 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。
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