设计模式之建造者模式

1、建造者模式介绍

1.1、定义

建造者模式(builder pattern), 也被称为生成器模式 , 是一种创建型设计模式。

建造者模式用于将一个复杂对象的构建与表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同

的表示。

1.2、建造者模式要解决的问题

建造者模式可以将部件和其组装过程分开，一步一步创建一个复杂的对象。用户只需要

指定复杂对象的类型就可以得到该对象，而无须知道其内部的具体构造细节。

如：一辆汽车是由多个部件组成的,包括了车轮、方向盘、发动机等等.对于大多数用户而言，

并不需要知道这些部件的装配细节,并且几乎不会使用单独某个部件,而是使用一辆完整

的汽车.而建造者模式就是负责将这些部件进行组装让后将完整的汽车返回给用户。

如下图所示：

2、建造者模式原理

建造者模式包含以下4个角色：

1）抽象建造者类（Builder）：这个接口规定要实现复杂对象的哪些部分的创建，并

不涉及具体的部件对象的创建。

2）具体建造者类（ConcreteBuilder）：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部

件的具体创建方法。在构造过程完成后，提供一个方法,返回创建好的负责产品对象。

3）产品类（Product）：要创建的复杂对象 (包含多个组成部件).

4）指挥者类（Director）：调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指导者中不

涉及具体产品的信息，只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建(客户端一般

只需要与指挥者进行交互)。

3、建造者模式示例代码

以自行这的生产为例来看下建造者模式的使用，自行车含了车架，车座等组件的生产。而

车架又有碳纤维，铝合金等材质的，车座有橡胶，真皮等材质。对于自行车的生产就可以

使用建造者模式。

这里Bike是产品，包含车架，车座等组件；Builder是抽象建造者，MobikeBuilder和

HelloBuilder是具体的建造者；Director是指挥者。类图如下：

3.1、具体产品类

java 复制代码

public class Bike {

    //车架
    private String frame;

    //座椅
    private String seat;

    public String getFrame() {
        return frame;
    }

    public void setFrame(String frame) {
        this.frame = frame;
    }

    public String getSeat() {
        return seat;
    }

    public void setSeat(String seat) {
        this.seat = seat;
    }
}

3.2、建造者类

java 复制代码

//抽象建造者类
public abstract class Builder {

    protected Bike mBike = new Bike();

    public abstract void buildFrame();
    public abstract void buildSeat();
    public abstract Bike createBike();
}

//具体建造者类
public class HelloBuilder extends Builder {
    @Override
    public void buildFrame() {
        mBike.setFrame("碳纤维车架");
    }

    @Override
    public void buildSeat() {
        mBike.setSeat("橡胶车座");
    }

    @Override
    public Bike createBike() {
        return mBike;
    }
}

//具体建造者类
public class MobikeBuilder extends Builder {

    @Override
    public void buildFrame() {
        mBike.setFrame("铝合金车架");
    }

    @Override
    public void buildSeat() {
        mBike.setSeat("真皮车座");
    }

    @Override
    public Bike createBike() {
        return mBike;
    }
}

3.3、指挥者类

java 复制代码

public class Director {

    private Builder mBuilder;

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

    public Bike construct() {
        mBuilder.buildFrame();
        mBuilder.buildSeat();
        return mBuilder.createBike();
    }
}

3.4、客户端测试类

java 复制代码

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        showBike(new HelloBuilder());
        showBike(new MobikeBuilder());
    }

    private static void showBike(Builder builder) {
        Director director = new Director(builder);
        Bike bike = director.construct();
        System.out.println(bike.getFrame());
        System.out.println(bike.getSeat());
    }
}

4、建造者模式总结

4.1、建造者模式与工厂模式的区别

1）工厂模式是用来创建不同但是相关类型的对象（继承同一父类或者接口的一组子类），

由给定的参数来决定创建哪种类型的对象

2）建造者模式是用来创建一种类型的复杂对象，通过设置不同的可选参数，"定制化"地

创建不同的对象，所以工厂模式是用来创建不同的对象，而建造者模式是用来创建一个

复杂的对象。

如：顾客走进一家餐馆点餐，我们利用工厂模式，根据用户不同的选择，来制作不同

的食物，比如披萨、汉堡、沙拉。对于披萨来说，用户又有各种配料可以定制，

比如奶酪、西红柿，我们通过建造者模式根据用户选择的不同配料来制作披萨。

4.2、建造者模式优缺点

优点：

1）建造者模式的封装性很好。使用建造者模式可以有效的封装变化，在使用建造

者模式的场景中，一般产品类和建造者类是比较稳定的，因此，将主要的业务逻

辑封装在指挥者类中对整体而言可以取得比较好的稳定性。

2）在建造者模式中，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。

3）可以更加精细地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）建造者模式很容易进行扩展。如果有新的需求，通过实现一个新的建造者类就可以

完成，基本上不用修改之前已经测试通过的代码，因此也就不会对原有功能引入风

险。符合开闭原则。

缺点：

1）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，则不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。

4.3、建造者模式应用场景

建造者（Builder）模式创建的是复杂对象，其产品的各个部分经常面临着剧烈的变化，

但将它们组合在一起的算法却相对稳定，所以它通常在以下场合使用。

1）创建的对象较复杂，由多个部件构成，各部件面临着复杂的变化，但构件间的

建造顺序是稳定的。

2）创建复杂对象的算法独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式，即产品的

构建过程和最终的表示是独立的。