建造者模式（Builder Pattern）

2023-05-10 09:50 由街酒发表于 #软件设计

模式动机

建造者模式（Builder Pattern）是最复杂的创建型模式，它用于创建一个包含多个组成部分的复杂对象，可以返回一个完整的产品对象给用户。它通过将客户端与包含多个组成部分的复杂对象的创建过程分离，使得客户端无需知道复杂对象的内部组成部分与装配方式，只需要知道建造者的类型即可。它关注如何一步一步创建一个复杂对象，不同的具体建造者定义了不同的创建过程，且具体建造者相互独立，增加新的建造者非常方便，系统具有较好的扩展性。

模式定义

建造者模式(Builder Pattern)：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。
建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象，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。建造者模式属于对象创建型模式。

模式结构

模式分析

产品：一个由多种组件组合生成的复杂对象

public class Product {
	private String partA; //定义部件，部件可以是任意类型，包括值类型和引用类型
	private String partB;
	private String partC;

	//partA的Getter方法和Setter方法省略
	//partB的Getter方法和Setter方法省略
	//partC的Getter方法和Setter方法省略
}

抽象建造者

public abstract class Builder {
    //创建产品对象
    protected Product product=new Product();
    public abstract void buildPartA();
    public abstract void buildPartB();
    public abstract void buildPartC();

    //返回产品对象
    public Product getResult() {
        return product;
    }
}

具体建造者

public class ConcreteBuilder1 extends Builder{
    public void buildPartA() {
        product.setPartA("A1");
    }
    public void buildPartB() {
        product.setPartB("B1");
    }
    public void buildPartC() {
        product.setPartC("C1");
    }
}

指挥者

public class Director {
    private Builder builder;

    public Director(Builder builder) {
        this.builder=builder;
    }

    public void setBuilder(Builder builder) {
        this.builder=builer;
    }
    //产品构建与组装方法
    public Product construct() {
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB();
        builder.buildPartC();
        return builder.getResult();
    }
}

客户

......

Builder builder = new ConcreteBuilder1(); //可通过配置文件实现
Director director = new Director(builder);
Product product = director.construct();

......

模式优点
- 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
- 每一个具体建造者都相对独立，与其他的具体建造者无关，因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者，扩展方便，符合开闭原则
- 可以更加精细地控制产品的创建过程
模式缺点
- 建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制
- 如果产品的内部变化复杂，可能会需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大，增加了系统的理解难度和运行成本
在以下情况下可以使用建造者模式
- 需要生成的产品对象有复杂的内部结构，这些产品对象通常包含多个成员变量
- 需要生成的产品对象的属性相互依赖，需要指定其生成顺序
- 对象的创建过程独立于创建该对象的类。在建造者模式中通过引入了指挥者类，将创建过程封装在指挥者类中，而不在建造者类和客户类中
- 隔离复杂对象的创建和使用，并使得相同的创建过程可以创建不同的产品

简化

省略抽象建造者角色-（系统中只需要1个建造者时）
省略指挥者角色-（系统中只需要1个建造者是，省略抽象建造者、还可继续省略指挥者，让Builder角色扮演指挥者与建造者双重角色