【设计模式--创建型--建造者模式】

建造者模式

概述

将一个复杂对象的构建与表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

• 分离了部件的构建（由Builder来负责）和装配（由Director负责）。从而可以构建出复杂的对象。这个模式适用于：某个对象的构建过程复杂的情况。
• 由于实现了构建和装配的解耦。不同的构建器，相同的装配，也可以做出不同的对象；相同的构建器，不同的装配顺序也可以做出不同的对象。实现了更好的复用。
• 建造者模式可以将部件与其组装过程分开，一步一步创建一个复杂对象。用户只需要指定复杂对象的类型就可以获得该对象，而无需知道内部的构造细节。

结构

建造者（Builder）模式包含如下角色：

• 抽象建造者类（Builder）：这个接口规定要实现复杂对象的那些部分的创建，并不涉及具体的部件对象的创建。
• 具体建造者类（ConcreteBuilder）：实现Builder接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。在构造过程完成后，提供产品的实例。
• 产品类（Product）：要创建的复杂对象
• 指挥者类（Director）：调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指导者中不涉及具体产品的信息，只负责保证对象各个部分完整创建或按某种顺序创建。
  类图：
  

/**
 * 抽象建造者类
 */
public abstract class Builder {
    // 声明computer类型的变量，并赋值
    protected Computer computer = new Computer();
    public abstract Computer createComputer();
    public abstract void builderMemory();
    public abstract void builderHardDrive();
    public abstract void builderMotherBoard();
    public abstract void builderPowerSource();
    public abstract void builderCpu();
}

/**
 * 电脑类
 */
public class Computer {

    private String memory;
    private String hardDrive;
    private String motherBoard;
    private String powerSource;
    private String cpu;

    public String getMemory() {
        return memory;
    }

    public void setMemory(String memory) {
        this.memory = memory;
    }

    public String getHardDrive() {
        return hardDrive;
    }

    public void setHardDrive(String hardDrive) {
        this.hardDrive = hardDrive;
    }

    public String getMotherBoard() {
        return motherBoard;
    }

    public void setMotherBoard(String motherBoard) {
        this.motherBoard = motherBoard;
    }

    public String getPowerSource() {
        return powerSource;
    }

    public void setPowerSource(String powerSource) {
        this.powerSource = powerSource;
    }

    public String getCpu() {
        return cpu;
    }

    public void setCpu(String cpu) {
        this.cpu = cpu;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Computer{" +
                "memory='" + memory + '\'' +
                ", hardDrive='" + hardDrive + '\'' +
                ", motherBoard='" + motherBoard + '\'' +
                ", powerSource='" + powerSource + '\'' +
                ", cpu='" + cpu + '\'' +
                '}';
    }
}

/**
 * 指挥者类
 */
public class Director {
    // 声明builder类型的变量
    private Builder builder;
    public Director(Builder builder){
        this.builder =builder;
    }
    // 组装电脑
    public Computer construct(){
        builder.builderMotherBoard();
        builder.builderCpu();
        builder.builderMemory();
        builder.builderHardDrive();
        builder.builderPowerSource();
        return builder.createComputer();
    }
}

/**
 * 联想电脑构建者 实现抽象构建者类
 */
public class LXComputerBuilder extends Builder{
    @Override
    public Computer createComputer() {
        return computer;
    }

    @Override
    public void builderMemory() {
        computer.setMemory("8G");
    }

    @Override
    public void builderHardDrive() {
        computer.setMemory("512G");
    }

    @Override
    public void builderMotherBoard() {
        computer.setMotherBoard("一块好板");
    }

    @Override
    public void builderPowerSource() {
        computer.setPowerSource("600w");
    }

    @Override
    public void builderCpu() {
        computer.setCpu("i5");
    }
}

/**
 * 惠普电脑构建者 实现抽象构建者类
 */
public class PHComputerBuilder extends Builder{

    @Override
    public Computer createComputer() {
        return computer;
    }

    @Override
    public void builderMemory() {
        computer.setMemory("16G");
    }

    @Override
    public void builderHardDrive() {
        computer.setHardDrive("512G");
    }

    @Override
    public void builderMotherBoard() {
        computer.setMotherBoard("普通的主板");
    }

    @Override
    public void builderPowerSource() {
        computer.setPowerSource("500w");
    }

    @Override
    public void builderCpu() {
        computer.setCpu("i7");
    }
}

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建指挥者类，传入惠普电脑构建者类
        Director director = new Director(new PHComputerBuilder());
        // 调用指挥者类的构建方法，构建惠普电脑
        Computer construct = director.construct();
        System.out.println(construct.toString());
    }
}

结果

优缺点

• 优点：
  • 建造者模式的封装性很好。使用建造者模式可以有效的封装变化，在使用建造者模式的场景中，一般产品类和建造者类是比较稳定的，因此，将主要的业务逻辑封装在指挥者类中对整体而而言可以取得比较好的稳定性。
  • 在建造者模式中，客户端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。
  • 可以更加精细的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，也方便使用程序来控制创建过程。
  • 建造者模式很容易进行扩展。如果由新的需求，通过实现一个新的建造者类就可以完成，基本上不用修改之前的代码，符合开闭原则。
• 缺点：
  • 建造者模式所创建的产品一般具有较多共同点，其组成部分相似，如果产品之间差异很大，则不适用建造者模式，因此使用范围受到一定的限制。

使用场景

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剧烈的变化，但是将他们组合在一起的算法却相对稳定，所有通常在一下场合使用：

• 创建的对象较复杂，由多个部件构成，各部件面临复杂变化，但构建顺序是相对稳定的
• 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

将上述案例改为链式调用

/**
 * 电脑类
 */
public class Computer {

    private String memory;
    private String hardDrive;
    private String motherBoard;
    private String powerSource;
    private String cpu;

    // 构造方法
    public Computer(Builder builder) {
        this.cpu = builder.cpu;
        this.hardDrive = builder.hardDrive;
        this.motherBoard = builder.motherBoard;
        this.powerSource = builder.powerSource;
        this.memory = builder.memory;
    }
    // 将创建者声明为静态内部类
    public static final class Builder {
        private String memory;
        private String hardDrive;
        private String motherBoard;
        private String powerSource;
        private String cpu;
        
        public Builder cpu(String cpu){
            this.cpu = cpu;
            return this; // 直接返回 this，即 Builder对象
        }
        public Builder powerSource(String powerSource){
            this.powerSource = powerSource;
            return this;
        }
        public Builder motherBoard(String motherBoard){
            this.motherBoard = motherBoard;
            return this;
        }
        public Builder hardDrive(String hardDrive){
            this.hardDrive = hardDrive;
            return this;
        }
        public Builder memory(String memory){
            this.memory = memory;
            return this;
        }
        // 直接调用Computer类的构造方法，传入this，即 Builder对象
        public Computer build(){
            return new Computer(this);
        }
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "Computer{" +
                "memory='" + memory + '\'' +
                ", hardDrive='" + hardDrive + '\'' +
                ", motherBoard='" + motherBoard + '\'' +
                ", powerSource='" + powerSource + '\'' +
                ", cpu='" + cpu + '\'' +
                '}';
    }
}

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer.Builder()
                .cpu("i9")
                .hardDrive("2T")
                .memory("32G")
                .powerSource("1000w")
                .motherBoard("华硕")
                .build();

        System.out.println(computer);
    }
}

结果