设计模式——建造者模式
设计模式——建造者模式
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建造者模式（Builder Pattern）：使用简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。这种设计模式属于创建者模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。一个 Builder 类会一步一步构造最终的对象。该 Builder 类是独立于其他对象的。例如，计算机是由 CPU、主板、内存、硬盘、显卡、机箱、显示器、键盘、鼠标等部件组装而成的，采购员不可能自己去组装计算机，而是将计算机的配置要求告诉计算机销售公司，计算机销售公司安排技术人员去组装计算机，然后再交给要买计算机的采购员。 以上所有这些产品都是由多个部件构成的，各个部件可以灵活选择，但其创建步骤都大同小异。这类产品的创建无法用前面介绍的工厂模式描述，只有建造者模式可以很好地描述该类产品的创建。
一、基本介绍
1）、建造者模式：又叫生成器模式，是一种对象构建模式。它可以将复杂对象的建造过程抽象出来（抽象类别），使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现（属性）的对象。 2）、构造者模式，它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们，用户不需要知道内部的具体构建细节。 3）、构造者模式主要解决在软件系统中，当面临一个复杂对象的创建工作时，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剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。 4）、主要适用于：一些基本部件不会变，而其组合经常变化的情况。主要是将变与不变进行分离（去肯德基，汉堡、可乐、薯条、炸鸡翅等是不变的，而其组合是经常变化的，生成出所谓的"套餐"）。
二、建造者模式的四个角色
1）、Product（产品角色）：包含多个组成部件的复杂对象(产品对象)。 2）、Builder（抽象建造者）：创建一个包含 Product 各个子部件的抽象方法或接口，通常还包含了一个返回复杂产品的方法。 3）、ConcreteBuilder（具体建造者）：实现 Builder 接口，构建和装备各个子部件的具体实现。 4）、Director（指挥者）：构建一个使用 Builder 接口的对象。它主要作用是用于创建一个复杂的对象。在指挥者中不涉及具体产品的信息。主要分两个作用，一是隔离客户与对象的生产过程，二是负责控制对象的生产过程。
三、建造者模式的注意事项和细节
1）、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。 2）、每一个具体建造者都相对独立，因此可以方便的替换或者新增具体建造者，用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象。 3）、可以更加精准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，也更方便使用程序来控制创建过程。 4）、增加新的具体建筑者无需修改原有类库代码，指挥者类针对抽象建造者类编程，系统扩展方便。符合 OCP 原则。 5）、建造者模式创建的产品具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，则不适合建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。 6）、如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者内来实现这种变化，导致系统变得庞大，因此这种情况下，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，一个产品家族就是一系列产品。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系构建过程，只关系产品由什么工厂生成即可。而建造者模式则是要求按照指定的蓝图建造产品，它主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品。
四、建造者模式原理类图：可以参考五中的代码一起观看
五、建造者模式案例
【1】创建 Product 产品角色：
public class Product {
private String CPU;
//主板 mainboard
private String mainboard;
//内存 memory
private String memory;
//.....略
//生成get set 方法 略
}【2】抽象建造者对象：
public abstract class Builder {
//组合 产品对象
protected Product product = new Product();
//抽象方法
public abstract void buildCpu();
public abstract void buildMainboard();
public abstract void buildMemory();
//返回一个产品对象
public Product getResult() {
return product;
}
}【3】具体建造者对象：一般会有多个这种对象，都实现 Builder 抽象类。
public class ConcreteBuilder_huawei extends Builder{
@Override
public void buildCpu() {
product.setCPU("华为CPU");
}
@Override
public void buildMainboard() {
product.setMainboard("华为主板");
}
@Override
public void buildMemory() {
product.setMemory("华为内存");
}
}【4】指挥者类，主要构建组装的流程：返回的是产品对象
public class Director {
//需要将抽象类聚合进来
Builder builder = null;
//创建一个构造器 调用时传入具体的实现类
public Director(Builder builder) {
this.builder = builder;
}
//添加set 方法 用户可以通过此方法修改已有的 建造者对象
public void setBuilder(Builder builder) {
this.builder = builder;
}
//笔记本的组成流程 返回的是产品类
public Product pack_pc() {
builder.buildMainboard();
builder.buildCpu();
builder.buildMemory();
return builder.getResult();
}
}【5】客户端通过指挥者类调用需要的品牌电脑：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建需要的电脑子部件——例如我们要组装的是 华为
ConcreteBuilder_huawei huawei = new ConcreteBuilder_huawei();
//调用指挥者类，将需要的品牌传入，根据控制着中的流程进行组装
Director director = new Director(huawei);
//调用组装方法，返回产品
Product pack_pc = director.pack_pc();
//查看输入的结果
System.out.println(pack_pc.toString());
//结果为：Product [CPU=华为CPU, mainboard=华为主板, memory=华为内存]
}
}六、源码分析（StringBuilder）
【1】java.lang.StringBuilder 中的建造者模式：
public class OrginBuilder {
public static void main(String[] args) {
StringBuilder builder = new StringBuilder("hello");
builder.append("world");
}
}【2】进入 append 方法，会发现 StringBuilder 类即就是我们所说的指挥者。建造方法的具体实现是由 AbstractStringBuilder 实现。
@Override
public StringBuilder append(String str) {
super.append(str);
return this;
}【3】进入 AbstractStringBuilder 类，实现了 Appendable 接口方法，此类已是建造者，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;
}【4】Appendable 接口定义了多个 append 方法（抽象方法），既 Appendle 为抽象建造者，定义了抽象方法。
public interface Appendable {
Appendable append(CharSequence csq) throws IOException;
......
}腾讯云开发者
