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概念

建造者模式（Builder）又称为生成器模式，主要用于对复杂对象的构建、初始化，它可以将多个简单的组件对象按顺序一步步组装起来，最终构造成一个复杂的成品对象。

建造者模式所构建的对象一定是庞大而复杂的，并且一定是按照既定的制造工序将组件组装起来的，例如计算机、汽车、建筑物等。

与工厂系列模式不同的是，建造者模式的主要目的在于把 烦琐的构建过程从不同对象中抽离出来，使其脱离并独立于产品类与工厂类，最终实现用同一套标准的制造工序能够产出不同的产品。

实例演示

注：本文内容参考《秒懂设计模式》一书，本文对其做了概括凝练，主要是为了自身学习使用，如果无法理解，建议查看原书。

1. 建筑物组件构造

既然是建造者，我们就以建筑物建造为例来介绍演示。首先，建筑物本身应该由多个组件组成，且各组件按一定工序建造，缺一不可，建筑物的组件建造是相当复杂的，为了简化其数据模型，我们将组成建筑物的模块归纳为3个组件，分别是地基、墙体、屋顶，将它们组装起来就能形成一座建筑物，代码如下所示：

public class Building {

    // 用List来模拟建筑物组件的组装
    private List<String> buildingComponents = new ArrayList<>();

    public void setBasement(String basement) {// 地基
        this.buildingComponents.add(basement);
    }

    public void setWall(String wall) {// 墙体
        this.buildingComponents.add(wall);
    }

    public void setRoof(String roof) {// 屋顶
        this.buildingComponents.add(roof);
    }

    @Override
    public String toString() {
        String buildingStr = "";
        for (int i = buildingComponents.size() - 1; i >= 0; i--) {
            buildingStr += buildingComponents.get(i);
        }
        return buildingStr;
    }

}

在上述代码中，我们分别定义各组件对应的建造方法（set 方法），其中可以看到我们用字符串对象 String来模拟各个组件对象。最后为了直观地看到建筑物的建造情况，我们重写了 toString() 方法，按从大到小的组件索引顺序组装各组件，后组装的组件应先展示出来，如屋顶应该首先输出，以此类推。

2. 确立施工标准（建造者接口）

既然一个房屋的组件我们已经确认好了，包括地基、墙体、房屋，那么我们应该招标建筑方了，建筑方至少具备实现三大组件能力，于是施工标准就确认了（即我们建造者接口应该实现哪些功能），施工标准如下：

public interface Builder {

    public void buildBasement();

    public void buildWall();

    public void buildRoof();

    public Building getBuilding();

}

3. 开发商施工（接口实现）

在我们公布招标标准后，假设有两方中标，分别为别墅、多层公寓，他们的实现方法如下。

public class HouseBuilder implements Builder {

    private Building house;

    public HouseBuilder() {
        house = new Building();
    }

    @Override
    public void buildBasement() {
        System.out.println("挖土方，部署管道、线缆，水泥加固，搭建围墙、花园。");
        house.setBasement("╬╬╬╬╬╬╬╬\n");
    }

    @Override
    public void buildWall() {
        System.out.println("搭建木质框架，石膏板封墙并粉饰内外墙。");
        house.setWall("｜田｜田 田|\n");
    }

    @Override
    public void buildRoof() {
        System.out.println("建造木质屋顶、阁楼，安装烟囱，做好防水。");
        house.setRoof("╱◥███◣\n");
    }

    @Override
    public Building getBuilding() {
        return house;
    }

}

public class ApartmentBuilder implements Builder {

    private Building apartment;

    public ApartmentBuilder() {
        apartment = new Building();
    }

    @Override
    public void buildBasement() {
        System.out.println("深挖地基，修建地下车库，部署管道、线缆、风道。");
        apartment.setBasement("╚═════════╝\n");
    }

    @Override
    public void buildWall() {
        System.out.println("搭建多层建筑框架，建造电梯井，钢筋混凝土浇灌。");
        for (int i = 0; i < 8; i++) {// 此处假设固定8层
            apartment.setWall("║ □ □ □ □ ║\n");
        }
    }

    @Override
    public void buildRoof() {
        System.out.println("封顶，部署通风井，做防水层，保温层。");
        apartment.setRoof("╔═════════╗\n");
    }

    @Override
    public Building getBuilding() {
        return apartment;
    }

}

4. 工程总监（指导者）

虽然上面的施工方看起来施工质量非常的好，但是开发商还是不放心，为了解决这个问题，开发商又招聘了一个专业的工程总监来做监理工作，他亲临施工现场指导施工，并把控整个施工流程，代码如下：

public class Director {//工程总监

    private Builder builder;

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

    public void setBuilder(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    public Building direct() {
        System.out.println("=====工程项目启动=====");
        // 第一步，打好地基
        builder.buildBasement();
        // 第二步，建造框架、墙体
        builder.buildWall();
        // 第三步，封顶
        builder.buildRoof();
        System.out.println("=====工程项目竣工=====");
        return builder.getBuilding();
    }

}

从上面的代码可以看出，工程总监的作用是从宏观上管理项目并指导整个施工队的建造流程，依次调用施工方的打地基方法 buildBasement()、建造墙体方法 buildWall() 及建筑物封顶方法 buildRoof()，保证了建筑物自下而上的建造工序。

而施工方是从外部注入的，所以工程总监并不关心是哪个施工方来造房子，更不关心施工方有什么样的建造工艺，但他能保证对施工工序的绝对把控，也就是说，工程总监只控制施工流程。

5. 项目实施（构造客户端）

至此，招标结束，一切准备就绪，我们就可以启动项目了，即构造客户端，客户端代码如下：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //组建别墅施工队
        Director director = new Director(new HouseBuilder());
        System.out.println(director.direct());

        //替换施工队，建造公寓
        director.setBuilder(new ApartmentBuilder());
        System.out.println(director.direct());
    }

}

最后项目顺利完工。

总结

看完了建造者模式工作的离职之后，我们再来看看文章开头的话，相信就能更好的理解了。

建造者模式的主要目的在于把 烦琐的构建过程从不同对象中抽离出来，使其脱离并独立于产品类与工厂类，最终实现用同一套标准的制造工序能够产出不同的产品。

建造者模式的各角色定义如下：

Product（产品）：复杂的产品类，构建过程相对复杂，需要其他组件组装而成。对应本章例程中的建筑物类。
Builder（建造者）：建造者接口，定义了构成产品的各个组件的构建标准，通常有多个步骤。对应本章例程中的施工方接口。
ConcreteBuilder（建造者实现）：具体的建造者实现类，可以有多种实现，负责产品的组装但不包含整体建造逻辑。对应本章例程中的别墅施工方类与多层公寓施工方类。
Director（指导者）：持有建造者接口引用的指导者类，指导建造者按一定的逻辑进行建造。对应本章例程中的工程总监类。

参考文档

《秒懂设计模式》—— 刘韬

设计模式（五）—— 建造者

概念