创建型设计模式 -- 建造者模式

一、小案例分析

1、功能需求：

　　现需要建房子，建房流程：挖地基、砌墙、封顶。对于不同种类的房子（高楼，别墅），流程虽然一样，但是具体功能实现不同。如何实现建房子？

2、小菜鸡的答案：

（1）定义一个抽象接口，并定义三个抽象方法（挖地基、砌墙、封顶）。
（2）对于不同种类的房子，实现该接口，并重写相关方法即可。
（3）代码实现：

package builder.pattern;

/**
 * 测试类
 *
 */
public class BuilderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("建别墅流程：");
        BuilderHouse villa = new Villa();

        System.out.println("\n建高楼流程");
        BuilderHouse highBuild = new HighBuild();
    }
}

/**
 * 定义一个建房子的接口，并定义其流程
 */
interface BuilderHouse {
    void scoopHole(); // 挖地基

    void buildWall(); // 砌墙

    void topOff(); // 封顶
}

/**
 * 建别墅，实现建房子的接口
 *
 */
class Villa implements BuilderHouse {
    /**
     * 建别墅流程
     */
    public Villa() {
        scoopHole();
        buildWall();
        topOff();
    }

    @Override
    public void scoopHole() {
        System.out.println("挖10米地基");
    }

    @Override
    public void buildWall() {
        System.out.println("砌10层墙");
    }

    @Override
    public void topOff() {
        System.out.println("楼顶建个游泳池");
    }
}

/**
 * 建高楼流程，实现建房子的接口
 *
 */
class HighBuild implements BuilderHouse {
    /**
     * 建高楼流程
     */
    public HighBuild() {
        scoopHole();
        buildWall();
        topOff();
    }

    @Override
    public void scoopHole() {
        System.out.println("挖30米地基");
    }

    @Override
    public void buildWall() {
        System.out.println("砌60层墙");
    }

    @Override
    public void topOff() {
        System.out.println("楼顶建个停机坪");
    }
}

（4）代码分析：
　　容易理解并操作，但是程序的扩展性不好，且耦合性强（将产品与创建产品的过程封装在一起）。
（5）UML图

 

二、建造者模式

1、什么是建造者模式

　　又叫生成器模式，其将复杂的对象的建造过程抽象出来，并在其子类中去实现不同的建造。用户只需要去调用就行，不需要管建造的内部细节如何实现。简单的理解为，将一堆零件拼成一个整体，而零件是抽象的，并由不同的子类去实现，用户不需要管零件是如何形成的，能组装就行。

2、建造者模式的核心角色

（1）产品（Product）：一个具体的产品对象。
（2）抽象建造者（Builder）：定义一个接口或抽象类，内部定义生成产品各个零件的抽象方法。
（3）具体建造者（ConcreateBuilder）：实现接口，并重写生成各零件的方法。
（4）组装者（Commander）：按照流程拼接零件，并返回一个对象。
（5）代码实现：

package builder.pattern;

/**
 * 测试类
 *
 */
public class BuilderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("建别墅流程：");
        HouseBuilder villaBuilder = new VillaBuilder();
        HouseCommandar villaCommandar = new HouseCommandar(villaBuilder);
        System.out.println(villaCommandar.createHouse());

        System.out.println("\n建高楼流程");
        HouseBuilder highBuildBuilder = new HighBuildBuilder();
        HouseCommandar highBuildCommandar = new HouseCommandar(highBuildBuilder);
        System.out.println(highBuildCommandar.createHouse());
    }
}

/**
 * 产品类
 *
 */
class House {
    private String basis;
    private String wall;
    private String roof;

    public String getBasis() {
        return basis;
    }

    public void setBasis(String basis) {
        this.basis = basis;
    }

    public String getWall() {
        return wall;
    }

    public void setWall(String wall) {
        this.wall = wall;
    }

    public String getRoof() {
        return roof;
    }

    public void setRoof(String roof) {
        this.roof = roof;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "House [basis=" + basis + ", wall=" + wall + ", roof=" + roof + "]";
    }
}

/**
 * 抽象建造者,内部定义生成产品各个零件的抽象方法。
 *
 */
abstract class HouseBuilder {
    House house = new House();

    public abstract void scoopHole(); // 挖地基

    public abstract void buildWall(); // 砌墙

    public abstract void topOff(); // 封顶

    public House getHouse() {
        return house;
    }
}

/**
 * 具体建造者,建别墅，继承抽象类，并重写相关方法
 *
 */
class VillaBuilder extends HouseBuilder {
    @Override
    public void scoopHole() {
        house.setBasis("挖10米地基");
    }

    @Override
    public void buildWall() {
        house.setWall("砌10层墙");
    }

    @Override
    public void topOff() {
        house.setRoof("楼顶建个游泳池");
    }
}

/**
 * 建高楼流程，实现建房子的接口
 *
 */
class HighBuildBuilder extends HouseBuilder {

    @Override
    public void scoopHole() {
        house.setBasis("挖30米地基");
    }

    @Override
    public void buildWall() {
        house.setWall("砌60层墙");
    }

    @Override
    public void topOff() {
        house.setRoof("楼顶建个停机坪");
    }
}

/**
 * 组装者，控制零件组合流程，并返回一个产品对象
 */
class HouseCommandar {
    private HouseBuilder houseBuilder;

    /**
     * 获取具体的建造者
     */
    public HouseCommandar(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    /**
     * 控制建房流程，并返回一个房子实例
     * 
     * @return 房子实例
     */
    public House createHouse() {
        houseBuilder.scoopHole();
        houseBuilder.buildWall();
        houseBuilder.topOff();
        return houseBuilder.getHouse();
    }
}

（6）代码分析：
　　相比于上例，其将控制产品流程的代码抽出来了。使产品与产品构建流程分离，从而在一定程度上解耦。当扩展代码时，只需继承HouseBuilder 并重写相关方法即可。
（7）UML图：

3、抽象工厂模式与建造者模式的区别

（1）抽象工厂模式是根据不同的工厂去创建一个对象。
（2）建造者模式是根据流程去组装一个对象。

三、JDK源码分析（StringBuilder）

1、部分源码

public final class StringBuilder extends AbstractStringBuilder implements java.io.Serializable, CharSequence{
    
}

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence{
    //内部定义了一系列方法，且部分方法返回值类型为AbstractStringBuilder 
    public AbstractStringBuilder append(String str) {
        if (str == null)
            return appendNull();
        int len = str.length();
        ensureCapacityInternal(count + len);
        str.getChars(0, len, value, count);
        count += len;
        return this;
    }
     public AbstractStringBuilder deleteCharAt(int index) {
        if ((index < 0) || (index >= count))
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
        System.arraycopy(value, index+1, value, index, count-index-1);
        count--;
        return this;
    }
} 

2、源码分析

　　AbstractStringBuilder 内部定义了一系列返回值类型为AbstractStringBuilder 的方法，这些方法可以组合起来，形成链式调用（产品构建流程），根据链式调用来组装成最后返回的对象。
即StringBuilder 是组装者与具体建造者。AbstractStringBuilder 是抽象建造者。