建造者模式
需求
需要建房子：过程有打地基，砌墙，封顶
房子有多种多样的，比如，平房，大厦，别墅。过程虽然差不多，但具体要求是不同的
传统方式
类图
代码
package com.design.builder;
public abstract class AbstractHouse {
public abstract void layFoundation();
public abstract void wallUp();
public abstract void roofed();
public void build() {
layFoundation();
wallUp();
roofed();
}
}
package com.design.builder;
public class Bungalow extends AbstractHouse {
@Override
public void layFoundation() {
System.out.println("平房打地基");
}
@Override
public void wallUp() {
System.out.println("平房砌墙");
}
@Override
public void roofed() {
System.out.println("平房封顶");
}
}
package com.design.builder;
public class LargeBuilding extends AbstractHouse {
@Override
public void layFoundation() {
System.out.println("大厦打地基");
}
@Override
public void wallUp() {
System.out.println("大厦砌墙");
}
@Override
public void roofed() {
System.out.println("大厦封顶");
}
}
package com.design.builder;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Bungalow bungalow = new Bungalow();
bungalow.build();
}
}
运行结果
平房打地基
平房砌墙
平房封顶
解析
传统方式的好处是代码简单，方便理解。
但缺点也在于程序结构过于简单，没有设计缓存层，扩展和维护不方便。这种方式，将产品（房子）和创建过程（建房子流程）封装在一起了，耦合性太强。
解决方案：将产品和建造过程解耦，即建造者模式。
建造者模式
介绍
建造者模式（Builder Pattern），又叫生成器模式，是一种对象构建模式。它将复杂对象的构建过程抽象出来，使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同的对象。
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对象的类型和内容就可以构建它们，用户并不知道内部的具体构建细节。
四个角色
建造者模式有四个角色
- Product（产品）：一个具体的产品对象
- Builder（抽象建造者）：创建一个Product对象的各个部件指定的接口/抽象类
- ConcreteBuilder（具体建造者）：实现接口，构建和装配各个部件
- Director（指挥者）：构建一个使用Builder接口的对象。它主要是用户创建一个复杂的对象。它有两个主要作用：其一，隔离了用户和对象的生产过程；其二，控制产品对象的生产过程
建造者模式解决建房子需求
使用建造者模式，将建房子过程和房子本身分开
类图
代码
package com.design.builder2;
public class House {
private String foundation;
private String wall;
private String roof;
public String getFoundation() {
return foundation;
}
public void setFoundation(String foundation) {
this.foundation = foundation;
}
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 [foundation=" + foundation + ", wall=" + wall + ", roof=" + roof + "]";
}
}
package com.design.builder2;
public abstract class HouseBuilder {
protected House house = new House();
// 建造流程方法，抽象
public abstract void layFoundation();
public abstract void wallUp();
public abstract void roofed();
// 建造完，将产品（房子）返回
public House buildHouse() {
return house;
}
}
package com.design.builder2;
public class BungalowBuilder extends HouseBuilder {
@Override
public void layFoundation() {
house.setFoundation("平房地基5米");
System.out.println("平房打地基5米");
}
@Override
public void wallUp() {
house.setWall("平房墙10米");
System.out.println("平房砌墙10米");
}
@Override
public void roofed() {
house.setRoof("平房木头屋顶");
System.out.println("平房盖木头屋顶");
}
}
package com.design.builder2;
public class LargeBuildingBuilder extends HouseBuilder {
@Override
public void layFoundation() {
house.setFoundation("大厦地基100米");
System.out.println("大厦打地基100米");
}
@Override
public void wallUp() {
house.setWall("大厦墙20米");
System.out.println("大厦砌墙20米");
}
@Override
public void roofed() {
house.setRoof("大厦透明屋顶");
System.out.println("大厦盖透明屋顶");
}
}
VillaBuilder 略
package com.design.builder2;
public class HouseDirector {
HouseBuilder houseBuilder = null;
public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
this.houseBuilder = houseBuilder;
}
public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {
this.houseBuilder = houseBuilder;
}
// 指挥者负责处理建造房子的流程
public House constructHouse() {
houseBuilder.layFoundation();
houseBuilder.wallUp();
houseBuilder.roofed();
return houseBuilder.buildHouse();
}
}
package com.design.builder2;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 平房建造者
BungalowBuilder bungalowBuilder = new BungalowBuilder();
//指挥者
HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(bungalowBuilder);
// 完成盖房子，返回平房
House bungalow = houseDirector.constructHouse();
System.out.println(bungalow);
System.out.println("--------------------------");
// 大厦建造者
LargeBuildingBuilder largeBuildingBuilder = new LargeBuildingBuilder();
// 指挥者不需要重复创建，重置建造者即可
houseDirector.setHouseBuilder(largeBuildingBuilder);
// 完成盖房子，返回大厦
House largeBuilding = houseDirector.constructHouse();
System.out.println(largeBuilding);
}
}
运行结果
平房打地基5米
平房砌墙10米
平房盖木头屋顶
House [foundation=平房地基5米, wall=平房墙10米, roof=平房木头屋顶]
--------------------------
大厦打地基100米
大厦砌墙20米
大厦盖透明屋顶
House [foundation=大厦地基100米, wall=大厦墙20米, roof=大厦透明屋顶]
JDK中的建造者模式
JDK中，StringBuilder这个类就使用了建造者模式
其类定义如下
public final class StringBuilder
extends AbstractStringBuilder
implements java.io.Serializable, CharSequence
而AbstractStringBuilder类定义如下
abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence
Appendable只是一个接口
public interface Appendable
1 Appendable接口定义了多个append方法（抽象），即Appendable为抽象建造者，定义了抽象方法
Appendable append(CharSequence csq) throws IOException;
Appendable append(CharSequence csq, int start, int end) throws IOException;
Appendable append(char c) throws IOException;
2 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
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;
}
3 StringBuilder既是具体的建造者（继承了AbstractStringBuilder），又是指挥者
@Override
public StringBuilder append(String str) {
super.append(str);
return this;
}
注意事项
1 客户端无需知道产品内部组成细节。建造者模式将产品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 每一个具体的建造者都相对独立，与其他建造者无关。因此可以方便的替换具体建造者或增加新的建造者，用户使用不同的建造者即可得到不同的对象
3 可以更加精细的控制产品的创建过程。将复杂的创建步骤分解在不同的方法里，使得创建过程更加清晰，也方便程序控制创建过程
4 增加新的建造者无须修改原有代码。指挥者针对抽象建造者编程，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共同点。如果产品之间差异性太大，就不适合使用建造者模式
6 如果产品内部变化复杂，可能会导致需要很多建造者来实现这种变化，导致系统变得庞大。这种情况下，也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。
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生产一个新产品
