java設計模式之建造者模式

在軟件的開發過程中，有時需要創建一個複雜的對象，這個對象通常由多個子部件按照一定的步驟組合而成。例如計算機有CPU,主板，內存，硬盤，顯卡，機箱，顯示器等組裝而成，採購員不可能自己去組裝計算機，而是將計算機的配置要求告訴給計算機銷售，銷售安排技術人員去組裝計算機，然後交付。
生活中有很多這樣的例子，比如房屋的建造，其空間，裝修，傢俱等特性都有所差異，汽車的各個配件等等。
以上提到的產品都是由多個部件構成，每個部件都可以靈活選擇,但是其創建的步驟都大同小異。這類產品可以用建造者模式很好的描述出產品的創建過程。

建造者模式的定義及特點

建造者(builder)模式，屬於創建型模式的一種，指的是將一個複雜對象的構造與它的表示分離，使同樣的構建過程可以創建不同的表示。它是將一個複雜的對象分解爲多個簡單的對象或者部件，然後一步一步構建而成。它將變與不變相分離，即部件的組成是不變得，但每一個部分是可以靈活選擇的。

該模式的主要優點如下:

• 各個具體的建造者相互獨立，有利於系統的擴展
• 客戶端不需要知道產品內部組成的細節，便於控制細節風險

其缺點如下:

• 產品的組成部分必須相同，這就限制了其使用的範圍
• 如果產品的內部變化複雜，該模式會增加很多的建造者類

注意:
建造者模式和工廠模式關注點不同，建造者模式注重零部件的組裝過程，工廠方法模式注重零部件的創建過程，兩者可以結合使用

建造者模式的結構與實現

模式的結構

建造者(builder)模式由產品,抽象建造者，具體建造者，指揮者四個要素組成。

• 產品角色(product):它是包含多個組成部件的複雜對象，由具體的建造者來創建各個組件
• 抽象建造者(builder):它是一個包含創建產品各個子部件的抽象方法或接口,通常包含一個返回複雜對象的方法(retriveResult)。一般來說，產品角色所包含的零件數量與建造方法的數量相符，總而言之，就是有多少個零件，就有多少相應的建造方法。
• 具體建造者(concrete builder)：實現builder接口，完成複雜產品的零部件的具體創建方法和返回產品對象。
• 指揮者(director)角色:調用具體建造者角色來創建產品對象。注意的是導演者角色並沒有產品類的具體知識，真正擁有產品類的具體知識的是具體建造者角色。

其結構圖如下:

模式的實現

產品角色

/**
 * 產品角色
 *
 * @author Jonathan
 * @version 1.0.0
 * @date 2019/8/20 10:35
 * @since 1.0.0+
 */
public class Product {
    //以下定義產品的零部件
    /**
     * 產品的零部件1
     */
    private String part1;

    /**
     * 產品的零部件2
     */
    private String part2;

    /**
     * 產品的零部件2
     */
    private String part3;

    ////////省略get set方法
}

抽象建造者角色

/**
 * 抽象建造者角色
 *
 * @author Jonathan
 * @version 1.0.0
 * @date 2019/8/20 10:38
 * @since 1.0.0+
 */
public interface Builder {
    //產品零部件的建造方法

    /**
     * 產品零部件1的建造方法
     */
    void buildPart1();

    /**
     * 產品零部件1的建造方法
     */
    void buildPart2();

    /**
     * 產品零部件1的建造方法
     */
    void buildPart3();

    /**
     * 返回產品對象的方法
     * @return Product
     */
    Product retrieveResult();
}

具體建造者角色

/**
 * 具體的建造者對象
 *
 * @author Jonathan
 * @version 1.0.0
 * @date 2019/8/20 10:40
 * @since 1.0.0+
 */
public class ConcreteBuilder implements Builder {
    private Product product = new Product();
    /**
     * 產品零部件1的建造方法
     */
    @Override
    public void buildPart1() {
        product.setPart1("part1");
    }

    /**
     * 產品零部件1的建造方法
     */
    @Override
    public void buildPart2() {
        product.setPart2("part2");
    }

    /**
     * 產品零部件1的建造方法
     */
    @Override
    public void buildPart3() {
        product.setPart3("part3");
    }

    /**
     * 返回產品對象的方法
     *
     * @return Product
     */
    @Override
    public Product retrieveResult() {
        return product;
    }
}

指揮者角色

/**
 * 指揮者角色
 *
 * @author Jonathan
 * @version 1.0.0
 * @date 2019/8/20 10:41
 * @since 1.0.0+
 */
public class Director {
    private Builder builder;

    /**
     * 指揮者角色構造方法，傳入建造者對象
     * @param builder Builder
     */
    public Director(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    /**
     * 產品的構造方法,負責調用各個零件的建造方法，比如產品的生產熟悉怒等
     */
    public void construct(){
        builder.buildPart1();
        builder.buildPart2();
        builder.buildPart3();
    }
}

客戶端調用

public class ClientTest {

    public static void main(String[] args) {
        Builder builder = new ConcreteBuilder();
        Director director = new Director(builder);
        director.construct();
        Product product = builder.retrieveResult();
        System.out.println(product.getPart1());
        System.out.println(product.getPart2());
    }
}

模式的應用場景

建造者模式創建的是複雜的對象，其產品的各個部分經常面臨着劇烈的變化，但將他們組合在一起的算法是相對穩定的，所以通常用在以下場景:

• 創建的對象較複雜，由多個部件構成，各部件面臨着複雜的變化，但構件間的建造順序是穩定的
• 創建複雜對象的算法獨立於該對象的組成部分以及他們的裝備方式，即產品的構建過程和最終的表示是獨立的