设计模式之建造者模式（Bulider模式）详解及代码示例

一、建造者模式的定义与特点

　　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。建造者模式属于创建型设计模式，它是将一个复杂的对象分解为多个简单的对象，使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。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：

• 各个具体的建造者相互独立，有利于系统的扩展。
• 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：

• 产品的组成部分必须相同，这限制了其使用范围。
• 如果产品的内部变化复杂，该模式会增加很多的建造者类。

　　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。

二、创建者模式的结构与实现

　　建造者（Builder）模式由产品、抽象建造者、具体建造者、指挥者等 4 个要素构成，现在我们来分析其基本结构和实现方法。

　　1. 模式的结构

　　建造者（Builder）模式的主要角色如下。

• 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滅部件。
• 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(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。
• 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。

　　代码如下：

　　产品类，包含多个组成部件的复杂对象A、B、C：

class Product
{
    private String partA;
    private String partB;
    private String partC;
    public void setPartA(String partA)
    {
        this.partA=partA;
    }
    public void setPartB(String partB)
    {
        this.partB=partB;
    }
    public void setPartC(String partC)
    {
        this.partC=partC;
    }
    public void show()
    {
        //显示产品的特性
    }
}

　　抽象建造者：包含创建产品各个子部件的抽象方法。

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;
    }
}

　　具体建造者：实现了抽象建造者接口。

public class ConcreteBuilder extends Builder
{
    public void buildPartA()
    {
        product.setPartA("建造 PartA");
    }
    public void buildPartB()
    {
        product.setPartA("建造 PartB");
    }
    public void buildPartC()
    {
        product.setPartA("建造 PartC");
    }
}

　　指挥者：调用建造者中的方法完成复杂对象的创建。

class Director
{
    private Builder builder;
    public Director(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();
    }
}

　　客户类：

public class Client
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Builder builder=new ConcreteBuilder();
        Director director=new Director(builder);
        Product product=director.construct();
        product.show();
    }
}

三、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。

• 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。
• 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。

四、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。如组合一门课程：

public class Course {

    private String courseName;
    private String coursePPT;
    private String courseVideo;
    private String courseArticle;



    public Course(CourseBuilder courseBuilder) {
        this.courseName = courseBuilder.courseName;
        this.coursePPT = courseBuilder.coursePPT;
        this.courseVideo = courseBuilder.courseVideo;
        this.courseArticle = courseBuilder.courseArticle;

    }


    @Override
    public String toString() {
        return "Course{" +
                "courseName='" + courseName + '\'' +
                ", coursePPT='" + coursePPT + '\'' +
                ", courseVideo='" + courseVideo + '\'' +
                ", courseArticle='" + courseArticle + '\'' +
                '}';
    }

    public static class CourseBuilder{
        private String courseName;
        private String coursePPT;
        private String courseVideo;
        private String courseArticle;


        public CourseBuilder buildCourseName(String courseName){
            this.courseName = courseName;
            return this;
        }


        public CourseBuilder buildCoursePPT(String coursePPT) {
            this.coursePPT = coursePPT;
            return this;
        }

        public CourseBuilder buildCourseVideo(String courseVideo) {
            this.courseVideo = courseVideo;
            return this;
        }

        public CourseBuilder buildCourseArticle(String courseArticle) {
            this.courseArticle = courseArticle;
            return this;
        }

        public Course build(){
            return new Course(this);
        }

    }
}

　　使用方式：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Course course = new Course.CourseBuilder()
                .buildCourseName("Java设计模式")
                .buildCoursePPT("Java设计模式PPT")
                .buildCourseVideo("Java设计模式视频")
                .buildCourseArticle("Java设计模式论文").build();

        System.out.println(course);
    }
}