设计模式-创建型之建造者模式

模式动机

       在现实生活中，往往存在一些复杂的对象，它们有很多组成部分。比如一辆汽车，它包括很多个部件，如发动机、轮胎、外壳等等。而对于大部分用户而言，是不关心这些部件是如何装配、组装成一辆汽车的，他要的是一辆可使用的完整的汽车。如下图：
       

模式定义

       在软件开发中，也存在类似的复杂对象，这个对象的属性就像汽车的部件，创建这个对象的过程就像组组装汽车的过程，由于过程复杂，整个过程往往被抽象到了一个称之为建造者的对象中，建造者返回给客户端的是一个已经组装完成的产品对象，客户端无须关心它们的建造过程和组装方式。建造者模式就是将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示，建造者模式也叫生成器模式

模式结构

       建造者模式主要由以下四部分组成：
　　抽象建造者：抽象出建造复杂产品所需要的步骤，如Builder
　　具体建造者：不同的具体建造者，各个步骤的具体实现，如CarBuilder
　　指挥者：控制产品的生成过程，如控制各个步骤的先后顺序，组合方式等等，最终生成具体的产品，同时用于隔离客户端与产品建造过程，如Director
　　具体产品：如Car

代码实现

　　抽象建造者

public abstract class Builder {    public Car car = new Car();    public abstract void buildEngine();    public abstract void buildTyre();    public abstract void buildShell();    public Car getResult(){        return car;    }}

　　具体建造者

public class CarBuilder extends Builder{    @Override    public void buildEngine() {        car.setEngine("我是发动机");    }    @Override    public void buildTyre() {        car.setTyre("我是轮胎");    }    @Override    public void buildShell() {        car.setShell("我是外壳");    }}

　　指挥者

public class Director {    private Builder builder;    public Director(Builder builder){        this.builder = builder;    }    public void setBuilder(Builder builder){        this.builder = builder;    }    public Car construct(){        builder.buildEngine();        builder.buildTyre();        builder.buildShell();        return builder.getResult();    }}

　　具体产品

public class Car {    private String engine;    private String tyre;    private String shell;    public String getEngine() {        return engine;    }    public void setEngine(String engine) {        this.engine = engine;    }    public String getTyre() {        return tyre;    }    public void setTyre(String tyre) {        this.tyre = tyre;    }    public String getShell() {        return shell;    }    public void setShell(String shell) {        this.shell = shell;    }}

　　客户端测试类

public class Client {    public static void main(String[] args) {        Builder builder = new CarBuilder();        Director director = new Director(builder);        Car car = director.construct();        System.out.println(car.getEngine());        System.out.println(car.getTyre());        System.out.println(car.getShell());    }}

　　运行客户端测试类，输出为

我是发动机我是轮胎我是外壳

模式简化

       在上面的示例代码中，为了简单起见，具体建造者只写了一个CarBuilder，但实际上具体建造者很有可能有多个，比如BMWCarBuilder，AudiCarBuilder，BenzCarBuilder，这也是为什么需要有一个抽象建造者的原因，它的作用就是把建造过程抽象出来，让具体的建造者去实现。所以，如果当我们的系统中确实只需要一个具体建造者时，那抽象建造者其实就没有存在的必要了，可以省去，同时指挥者也可以去掉了，直接在建造者中完成组装建造工作即可。

模式优缺点

优点

• 降低了产品对象与产品对象创建过程的耦合度
• 具体建造者相对独立，因此可以很方便的增加具体建造者或者替换某个具体建造者，客户端可以用不同的建造者得到不同的产品对象。比如用BMWCarBuilder得到BMWCar，用BenzCarBuilder得到BenzCar
• 将创建步骤分解到各个方法中，使得创建过程更加清晰，能更好的控制产品的创建过程

缺点

• 如果产品内部变化复杂，可能需要定义很多具体的建造者来实现这种变化，导致系统庞大

适用场景

• 需要生成的产品对象内部结构复杂，包含多个属性，这些属性相互依赖，甚至需要按指定顺序生成
• 对象的创建过程独立于创建该对象的类，建造者模式中，建造的具体过程是封装在指挥者类中，而不在建造者类中
• 隔离复杂对象的创建和使用，使得相同的创建过程可以得到不同的产品

总结

       建造者模式的精髓在于“建造”二字，在前面的抽象工厂模式中，该模式是返回一系列的产品，这些产品位于不同的产品等级结构，构成一个产品族。而建造者模式侧重于“组装”复杂对象的这个过程，返回的是一个完整的产品对象。如果将抽象工厂模式看作汽车部件生产工厂，生产一个产品族的产品，那建造者模式就是一个汽车组装工厂，通过组装各个部件，返回一辆完整的汽车。