【设计模式】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OPU、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。

基本介绍

1. 建造者模式（Builder Pattern）又叫生成器模式，是一种对象构建模式。它可以将复杂对象的建造过程抽象出来（抽象类别），使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现（属性）的对象

2. 建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象，它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们，用户不需要知道内部的具体构建细节

3. 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

该模式的主要优点如下：　　

1. 各个具体的建造者相互独立，有利于系统的扩展

2. 客户端不必知道产品内部组成的细节，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，该模式会增加很多的建造者类

注意：

　　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，而工厂模式更注重零部件的创建过程，但两者可以结合使用。

建造者模式的四个角色

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（各种大楼）

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，通常还包含一个返回复杂产品的方法 getResult()（房地产商）

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（各个施工队）

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（总工程师）

　　其结构图如图 1 所示

　　

　　建造者模式解决盖房需求应用实例

　　需要建房子：这一过程为打桩、砌墙、封顶。不管是普通房子也好，别墅也好都需要经历这些过程，下面我们使用建造者模式（Builder Pattern）来完成

package com.atguigu.builder.improve;
 
public class Client {
 
    public static void main(String[] args) {
        // 盖普通房子（普通施工队）
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        // 准备创建房子的指挥者（总工程师带着普通施工队去建房子）
        HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(commonHouse);
        // 完成盖房子，返回产品（普通房子）
        House house = houseDirector.constructHouse();
        System.out.println("--------------------------");
        // 盖高楼（高级施工队）
        HighBuilding highBuilding = new HighBuilding();
        // 重置建造者（总工程师带着高级施工队去建高楼）
        houseDirector.setHouseBuilder(highBuilding);
        // 完成盖高楼，返回产品（高楼）
        House highHouse = houseDirector.constructHouse();
    } 
}

 

package com.atguigu.builder.improve;
 
// 相当于普通施工队建造房子
public class CommonHouse extends HouseBuilder {
 
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println(" 普通房子打地基 5 米 "); 
    }
 
    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println(" 普通房子砌墙 10cm "); 
    }
 
    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println(" 普通房子屋顶 "); 
    }
}

 

package com.atguigu.builder.improve;
 
// 相当于高级施工队建造大楼
public class HighBuilding extends HouseBuilder {
 
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println(" 高楼的打地基 100 米 "); 
    }
 
    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println(" 高楼的砌墙 20cm "); 
    }
 
    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println(" 高楼的透明屋顶 "); 
    }
}

 

package com.atguigu.builder.improve;
 
// 产品->Product（普通房子、高楼）
public class House {
 
    private String baise; 
    private String wall; 
    private String roofed; 
 
    public String getBaise() {
        return baise; 
    }
 
    public void setBaise(String baise) { 
        this.baise = baise;
    }
 
    public String getWall() {
        return wall; 
    }
 
    public void setWall(String wall) { 
        this.wall = wall;
    }
 
    public String getRoofed() {
        return roofed; 
    }
 
    public void setRoofed(String roofed) { 
        this.roofed = roofed;
    }
}

 

package com.atguigu.builder.improve;
 
// 抽象的建造者（相当于房地产商）
public abstract class HouseBuilder {
 
    protected House house = new House();
 
    // 将建造的流程写好，抽象的方法（相当于给不同产品提供不同的设计方案）
    public abstract void buildBasic(); 
    public abstract void buildWalls(); 
    public abstract void roofed();
 
    // 建造房子好，将产品（房子）返回 
    public House buildHouse() {
        return house;
    }
}

 

package com.atguigu.builder.improve; 
 
// 指挥者，这里去指定制作流程，返回产品（相当于总工程师）
public class HouseDirector {
 
    HouseBuilder houseBuilder = null;
 
    // 构造器传入 houseBuilder（相当于找来施工队）
    public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder; 
    }
 
    // 通过 setter 传入 houseBuilder
    public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder; 
    }
 
    // 如何处理建造房子的流程，交给指挥者（总工程师带着施工队建造房子）
    public House constructHouse() {
        houseBuilder.buildBasic(); 
        houseBuilder.buildWalls(); 
        houseBuilder.roofed();
        return houseBuilder.buildHouse();
    }
}

建造者模式在 JDK 的应用和源码分析

　　java.lang.StringBuilder 中的建造者模式：

　　

　　源码中建造者模式角色分析：

• Appendable 接口定义了多个 append 方法（抽象方法），即 Appendable 为抽象建造者，定义了抽象方法

• AbstractStringBuilder 实现了 Appendable 接口方法，这里的 AbstractStringBuilder 已经是建造者，只是不能实例化

• StringBuilder 即充当了指挥者角色，同时充当了具体的建造者，建造方法的实现是由 AbstractStringBuilder 完成，而 StringBuilder 继承了 AbstractStringBuilder

模式的应用场景

　　建造者（Builder）模式创建的是复杂对象，其产品的各个部分经常面临着剧烈的变化，但将它们组合在一起的算法却相对稳定，所以它通常在以下场合使用：

1. 创建的对象较复杂，由多个部件构成，各部件面临着复杂的变化，但构件间的建造顺序是稳定的

2. 创建复杂对象的算法独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式，即产品的构建过程和最终的表示是独立的

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。

建造者模式的注意事项和细节

1. 客户端(使用程序)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

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

4. 增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，指挥者类针对抽象建造者类编程，系统扩展方便，符合“开闭原则”

5. 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，则不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制

6. 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，因此在这种情况下，要考虑是否选择建造者模式

7. 抽象工厂模式VS建造者模式：抽象工厂模式实现对产品家族的创建，一个产品家族是这样的一系列产品：具有不同分类维度的产品组合，采用抽象工厂模式不需要关心构建过程，只关心什么产品由什么工厂生产即可。而建造者模式则是要求按照指定 的蓝图建造产品，它的主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品

 

 

原文链接：https://blog.csdn.net/qq784515681/article/details/105521121