java设计模式：02-05-建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）

建造者模式（Builder Pattern）是一种创建型设计模式，它通过一步一步的构造来创建一个复杂的对象，允许用户通过构建过程来定制他们的对象。这种模式特别适合创建复杂的对象时使用，以避免构造函数参数过多或者构造过程复杂的情况。

建造者模式的应用场景

对象的创建过程复杂，需要一步一步的构造：如创建一个包含多个子对象的复杂对象。
同一个构造过程可以创建不同的表示：如在不同配置下生成不同版本的对象。
当创建复杂对象需要灵活的配置和顺序控制时：如创建一个复杂的UI控件或数据结构。

建造者模式的实现方式

1. 传统实现方式

思想：通过定义一个Builder接口来抽象化对象的构建步骤，每一个具体的Builder类负责实现这些步骤。Director类负责调用Builder的具体实现来构建最终的对象。

实现方式：

java 复制代码

// 产品类
class Product {
    private String partA;
    private String partB;
    private String partC;

    public void setPartA(String partA) {
        this.partA = partA;
    }

    public void setPartB(String partB) {
        this.partB = partB;
    }

    public void setPartC(String partC) {
        this.partC = partC;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Product [partA=" + partA + ", partB=" + partB + ", partC=" + partC + "]";
    }
}

// 抽象建造者接口
interface Builder {
    void buildPartA();
    void buildPartB();
    void buildPartC();
    Product getResult();
}

// 具体建造者类
class ConcreteBuilder implements Builder {
    private Product product = new Product();

    public void buildPartA() {
        product.setPartA("Part A");
    }

    public void buildPartB() {
        product.setPartB("Part B");
    }

    public void buildPartC() {
        product.setPartC("Part C");
    }

    public Product getResult() {
        return product;
    }
}

// 指挥者类
class Director {
    private Builder builder;

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

    public Product construct() {
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB();
        builder.buildPartC();
        return builder.getResult();
    }
}

// 客户端代码
public class BuilderPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Builder builder = new ConcreteBuilder();
        Director director = new Director(builder);
        Product product = director.construct();
        System.out.println(product);
    }
}

优点：

将复杂对象的创建过程封装在建造者中，使得客户端代码简洁。
各个建造过程可以灵活组合，便于扩展。
可以控制构造的细节和顺序，提高代码的可读性和维护性。

缺点：

需要定义多个Builder类和Director类，增加了系统的复杂度。
适用于构建过程固定的对象，不适合变化多端的对象创建。

2. 使用嵌套类实现建造者模式

思想：通过在产品类内部定义一个静态的Builder类，使得建造过程更加内聚和简洁。这种方式特别适合于需要灵活配置的对象创建。

实现方式：

java 复制代码

class Product {
    private final String partA;
    private final String partB;
    private final String partC;

    private Product(Builder builder) {
        this.partA = builder.partA;
        this.partB = builder.partB;
        this.partC = builder.partC;
    }

    public static class Builder {
        private String partA;
        private String partB;
        private String partC;

        public Builder setPartA(String partA) {
            this.partA = partA;
            return this;
        }

        public Builder setPartB(String partB) {
            this.partB = partB;
            return this;
        }

        public Builder setPartC(String partC) {
            this.partC = partC;
            return this;
        }

        public Product build() {
            return new Product(this);
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Product [partA=" + partA + ", partB=" + partB + ", partC=" + partC + "]";
    }
}

public class BuilderPatternNested {
    public static void main(String[] args) {
        Product product = new Product.Builder()
            .setPartA("Part A")
            .setPartB("Part B")
            .setPartC("Part C")
            .build();
        System.out.println(product);
    }
}

优点：

内部类Builder使得建造过程内聚，代码更简洁。
通过链式调用的方式，灵活配置对象的各个部分。
可以在产品类内部定义更多的约束和逻辑，确保对象的一致性。

缺点：

当产品类很复杂时，嵌套类也会变得复杂。
内部类Builder不能很好地支持继承，扩展性有限。

总结

实现方式	优点	缺点
传统实现方式	将复杂对象的创建过程封装在建造者中，使客户端代码简洁	需要定义多个Builder类和Director类，增加了系统的复杂度
使用嵌套类实现	内部类Builder使建造过程内聚，代码更简洁，链式调用灵活配置	产品类复杂时，嵌套类也会变得复杂，内部类Builder扩展性有限

选择哪种实现方式应根据具体的需求和系统的复杂度来决定。如果系统中需要创建的对象结构较为复杂且构建过程需要灵活控制，传统实现方式较为合适。如果对象的创建需要灵活配置且对象结构相对固定，使用嵌套类实现的方式更加简洁和内聚。