【设计模式】第四篇：建造者模式也没那么难
一 引言
说明：如果想要直接阅读定义等理论内容，可以直接跳转到第二大点
在生活中有很多场景与我们今天要说的 “建造者模式” 是非常匹配的，打个比方一台计算机是由 CPU、内存、显卡、内存、鼠标、键盘、显示器等等内容组合而成的，我们想要一台电脑，我们不会可能自己去做这些配件，一般都是通过告诉销售公司，然后其派生产技术人员给你做好指定的配件。
先不管，谁买，谁做，谁管理的问题，我们可以分析得到，建造电脑的这个 “过程” 是稳定的也就是说，不管什么配置的电脑，这些配件都是必须要有的，只是具体的细节不一样，例如你的配置更好，他的差一些
但是，我作为一个买家，我并不想管这些，我只告诉你，我要一台中等配置的电脑，你负责“建造”好给我就行了，这就是建造者模式比较通俗的讲法
下面我们通过这个计算机的例子，循序渐进的看一下：
二 通过例子循序渐进认识建造者模式
首先，不管怎么建，怎么买，一个 Computer 电脑类是必须的，我们随便挑选三个组件来进行演示，CPU、内存、显示器，补充其 get set toString 方法
/**
* 产品：电脑
*/
public class Computer {
private String cpu; // CPU
private String graphicsCard; // 内存
private String displayScreen; // 显示器
public String getCpu() {
return cpu;
}
public void setCpu(String cpu) {
this.cpu = cpu;
}
public String getGraphicsCard() {
return graphicsCard;
}
public void setGraphicsCard(String graphicsCard) {
this.graphicsCard = graphicsCard;
}
public String getDisplayScreen() {
return displayScreen;
}
public void setDisplayScreen(String displayScreen) {
this.displayScreen = displayScreen;
}
@Override
public String toString() {
return "Computer{" +
"cpu='" + cpu + '\'' +
", graphicsCard='" + graphicsCard + '\'' +
", displayScreen='" + displayScreen + '\'' +
'}';
}
}
(一) 最简单直白的方式（不好）
这种方法基本可以说没什么技术含量了，直接 new + set 就行了
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Computer computer = new Computer();
computer.setCpu("英特尔酷睿 i5 处理器");
computer.setGraphicsCard("4g内存");
computer.setDisplayScreen("14寸 1080p 60hz显示器");
System.out.println(computer.toString());
}
}
打印一下结果：
Computer{cpu='英特尔酷睿 i5 处理器', graphicsCard='4g', displayScreen='14寸 1080p 60hz显示器'}
(二) 客户直接联系生产技术人员
上面这种方式，不用说也知道不合适了，所以技术人员（建造者）他来了！但是不同的技术人员会制作的配件也不一样，例如有的会做 144hz 的显示器，而有的专攻 60hz 的显示器，有高低配置，不同型号之分
为此我们为其抽象出一个 ComputerBuilder 的抽象类
/**
* 电脑的建造者
*/
public abstract class ComputerBuilder {
abstract void buildCpu(); // 建造CPU
abstract void buildGraphicsCard(); // 建造内存
abstract void buildDisplayScreen(); // 建造显示器
abstract Computer getComputer(); // 拿到这台电脑
}
下面就来写建造者的具体实现，例如先写一个低配置电脑建造的实现
/**
* 低配置电脑
*/
public class LowConfigurationComputerBuilder extends ComputerBuilder {
private Computer computer;
public LowConfigurationComputerBuilder(){
computer = new Computer();
}
@Override
void buildCpu() {
computer.setCpu("英特尔酷睿 i5 处理器");
System.out.println("buildCpu: 英特尔酷睿 i5 处理器");
}
@Override
void buildGraphicsCard() {
computer.setGraphicsCard("8g内存");
System.out.println("buildGraphicsCard: 8g内存");
}
@Override
void buildDisplayScreen() {
computer.setDisplayScreen("1080p 60hz显示器");
System.out.println("buildDisplayScreen: 1080p 60hz显示器");
}
@Override
Computer getComputer() {
return computer;
}
}
测试一下：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建低配置电脑建造者
LowConfigurationComputerBuilder builder = new LowConfigurationComputerBuilder();
builder.buildCpu();
builder.buildGraphicsCard();
builder.buildDisplayScreen();
Computer computer = builder.getComputer();
System.out.println("建造出的电脑: " + computer );
}
}
执行结果：
buildCpu: 英特尔酷睿 i5 处理器 buildGraphicsCard: 8g内存 buildDisplayScreen: 1080p 60hz显示器 建造出的电脑: Computer{cpu='英特尔酷睿 i5 处理器', graphicsCard='8g内存', displayScreen='1080p 60hz显示器'}
(三) 客户联系销售公司
虽然上面的方法是比第一种强一些，但是客户自己去联系生产技术人员，显然不是很合理，正常的做法，我们都是先去联系销售公司，告诉他们我想要什么配置的电脑就可以了，细节我并不想管
public class SalesCompany {
public Computer buildComputer(ComputerBuilder builder){
builder.buildCpu();
builder.buildGraphicsCard();
builder.buildDisplayScreen();
return builder.getComputer();
}
}
测试代码
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建低配置电脑建造者
LowConfigurationComputerBuilder builder = new LowConfigurationComputerBuilder();
// 创建电脑销售中心
SalesCompany salesCompany = new SalesCompany();
// 指定具体的电脑建造者去完成 电脑 这个产品
Computer computer = salesCompany.buildComputer(builder);
System.out.println("建造出的电脑: " + computer );
}
}
现在代码已经比较完善了，也就是我们买家通过联系电脑销售中心，然后销售中心去调用用户想要的配置的建造者，刚才我们创建的是一个“低配置电脑建造者”，如果我们想要换成中等配置的电脑，该怎么做呢？
现在只需要增加一个中等配置电脑建造者，实现Builder抽象类就可以了
/**
* 低配置电脑
*/
public class MiddleConfigurationComputerBuilder extends ComputerBuilder {
private Computer computer;
public MiddleConfigurationComputerBuilder(){
computer = new Computer();
}
@Override
void buildCpu() {
computer.setCpu("英特尔酷睿 i7 处理器");
System.out.println("buildCpu: 英特尔酷睿 i7 处理器");
}
@Override
void buildGraphicsCard() {
computer.setGraphicsCard("16g内存");
System.out.println("buildGraphicsCard: 16g内存");
}
@Override
void buildDisplayScreen() {
computer.setDisplayScreen("2k 144hz显示器");
System.out.println("buildDisplayScreen: 2k 60hz显示器");
}
@Override
Computer getComputer() {
return computer;
}
}
测试一下
public class Test {
public static void main(String[] args) {
MiddleConfigurationComputerBuilder builder = new MiddleConfigurationComputerBuilder();
// 创建电脑销售中心
SalesCompany salesCompany = new SalesCompany();
// 指定具体的电脑建造者去完成 电脑 这个产品
Computer computer = salesCompany.buildComputer(builder);
System.out.println("建造出的电脑: " + computer );
}
}
运行结果
buildCpu: 英特尔酷睿 i7 处理器 buildGraphicsCard: 16g内存 buildDisplayScreen: 2k 60hz显示器 建造出的电脑: Computer{cpu='英特尔酷睿 i7 处理器', graphicsCard='16g内存', displayScreen='2k 144hz显示器'}
其实到这里一个建造者模式的实例就写完了，下面我们结合概念，来深入理解一下建造者模式
三 建造者模式
(一) 概念
建造者模式：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
- 也就是说，产品的生成过程或者说组成，是不变的，而每一部分都是可以自行选择的，即其内部表象是可以变化的，这也就是所说的变与不变相分离
- 此种情况下，用户只需要指定建造的类型就可以得到他们，而具体的过程和细节就不需要知道了
(二) 优缺点
首先，此模式封装性好，构建和表示进行了分离，每一个建造者都是相互独立的，利于解耦和扩展，符合 “开闭原则” 同时客户调用时，不需要知道产品细节
但是也正是因为产品生成过程这个不变的部分，限制了它的使用范围，同时如果产品内部日后发生什么改变，则建造者也得同样修改，维护成本不小
(三) 结构
根据上面的结构图，我们分别说明一下其中的四个角色（除 Client 调用者以外）
- Product（产品角色）：多个组件构成的复杂对象，即上述例子中的电脑
- Builder（抽象建造者）：一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口/抽象类，一般还包含一个返回结果的方法，如上述中的 ComputerBuilder 类
- ConcreteBuilder（具体建造者）：Builder 的具体实现类，如上述中具体的 低配置电脑建造者 和 中等配置电脑建造者
- Director（指挥者）：调用建造者对象中的部件构造与装配方法，以创建一个复杂对象
- 指挥者中不含具体产品信息
- 其隔离了客户与对象的生产过程
(四) 适用场景
- 顺序会对同一方法的结果产生影响，例如建房子，应当先打地基，再架钢筋水泥
- 同一个对象可以装配不同的部件或者零件，同时结果不同
- 产品类有复杂的内部结构，且这些产品对象具有共性
四 结尾
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