Builder模式

Builder模式

定义

生成器模式也称为建造者模式。生成器模式的意图在于将一个复杂的构建过程和产品相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的产品。

在软件设计中，有时候面临着一个非常复杂的对象的创建工作。这个复杂的对象通常可以分成几个较小的部分，由各个子对象组合出这个复杂对象的过程相对来说比较稳定，但是子对象的创建过程各不相同并且可能面临变化。好在这个复杂对象的组装过程是不变的，因此可以把这个组装过程封装起来。

比如生产汽车，汽车由很多不同的工程师负责组装完成，每个工程师有自己负责的一些部件。设计师负责画图纸设定组装过程，并告诉工程师需要的各项部件，最终工程师根据设计师的指示完成产品的生产。至于这些部件是从哪来的，实际是如何被组装在一起的，设计师完全不用关心。

类结构图

builer模式中主要有两个角色：一个是builder（相当于工程师），一个是director（相当于设计师）。builder有构建对象各个部分的功能，以及最后组装对象的功能，而director负责告诉builder各项参数，最后由builder来创建最终的产品对象。

l  Builder:为创建Product对象的各个部件指定抽象接口。

l  ConcreteBuilder:实现Builder的接口以构造和装配该产品的各个部件，定义并明确它所创建的产品的表示，并提供一个检索产品的接口。

l  Director:调用Builder，设置创建参数。

l  Product:表示被构造的复杂对象。ConcreteBuilder创建该产品的内部表示并定义它的装配过程，包含定义组成部件的类，以及将这些部件装配成最终产品的接口。 

代码示例

假设要组装一辆自行车，并且自行车就是车轮和车架组成。

Builder对应于组装自行车所使用的车轮和车架

ConcreteBuiler对应于自行车的车轮和车架，同时可以返回一辆自行车。

Product对应于自行车。

Director表示组装过程。

此时我们再来理解下面这句话：“在软件系统中，有时候面临着“一个复杂对象”的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法确相对稳定。”

自行车就是“一个复杂对象”，它有车轮和车架组成，但不管车轮和车架这两个部件怎么变化，生产一辆自行车的过程是不会变的，即组装过程是不会变的。

下面是java示例代码：

Product - Bike

public class Bike {      //自行车车架数量      int frameNumber;      //自行车轮子数量      int wheelNumber;      public Bike(){          frameNumber = 1;          wheelNumber = 4;      }      public int getFrameNumber() {          return frameNumber;      }            public int getWheelNumber() {          return wheelNumber;      }  }  

Builder - BikeBuilder

public abstract class BikeBuilder {      // build bike's framework    public abstract void BuildFrame(int frameNumber);      //build bike's wheels      public abstract void BuildWheels(int wheelNumber);      // get the final product: a bike     public abstract Bike getBike();  }  

ConcreteBuilder - ConcreteBikeBuilder 

public class ConcreteBikeBuilder extends BikeBuilder {      Bike  bike;      public ConcreteBikeBuilder(){          bike = new Bike();      }    @Override      public void BuildFrame(int frameNumber) {          bike.frameNumber = frameNumber;      }        @Override      public void BuildWheels(int wheelNumber) {          bike.wheelNumber = wheelNumber;      }        @Override      public Bike getBike() {          return bike;      }  }  

Director - BikeDirector

public class BikeDirector {     public void createBike(BikeBuilder concreteBuilder){         concreteBuilder.BuildFrame(1);         concreteBuilder.BuildWheels(4);     }}  

Test

public class TestClient {        public static void main(String[] args) {          Bike bike = new Bike();          BikeBuilder  builder = new ConcreteBikeBuilder();          BikeDirector director = new BikeDirector();          director.createBike(builder);          bike = builder.getBike();    }}  

适用性

1、需要生成的产品对象有复杂的内部结构。

2、需要生成的产品对象的属性相互依赖，建造者模式可以强迫生成顺序。

3、在对象创建过程中会使用到系统中的一些其它对象，这些对象在产品对象的创建过程中不易得到。

实现要点

1、建造者模式主要用于“分步骤构建一个复杂的对象”，在这其中“分步骤”是一个稳定的算法，而复杂对象的各个部分则经常变化。

2、产品不需要抽象类，特别是由于创建对象的算法复杂而导致使用此模式的情况下或者此模式应用于产品的生成过程，其最终结果可能差异很大，不大可能提炼出一个抽象产品类。

3、抽象工厂模式（AbtractFactory）解决“系列对象”的需求变化，Builder模式解决“对象部分”的需求变化，建造者模式常和组合模式（Composite Pattern）结合使用。