Java设计模式 —— 【创建型模式】建造者模式详解

文章目录

一、建造者模式
二、案例实现
三、优缺点
四、模式拓展
五、对比
- 1、工厂方法模式VS建造者模式
- 2、抽象工厂模式VS建造者模式

一、建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）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，使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现的对象。
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。
由于实现了构建和装配的解耦。不同的构建器，相同的装配，也可以做出不同的对象；相同的构建器，不同的装配顺序也可以做出不同的对象。也就是实现了构建算法、装配算法的解耦，实现了更好的复用。

建造者（Builder）模式包含如下角色：

Product（产品角色）：要创建的复杂对象。
Builder（抽象建造者）：这个接口规定要实现复杂对象的那些部分的创建，并不涉及具体的部件对象的创建。
ConcreteBuilder（具体建造者）：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，提供产品的实例。
Director（指挥者）：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。

二、案例实现

以生产手机为例：

Builder(抽象建造者)：定义手机需要那些配件

具体建造者：定义不同手机配件的生产标准

Director(指挥者)：定义手机需要组装什么配件，按照什么顺序进行组装

产品角色（Phone）:

java 复制代码

public class Phone {
    private String cpu;
    private String memory;
    private String colour;
    public void setCpu(String cpu) {
        this.cpu = cpu;
    }
    public void setMemory(String memory) {
        this.memory = memory;
    }
    public void setColour(String colour) {
        this.colour = colour;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Phone{" +
                "cpu='" + cpu + '\'' +
                ", memory='" + memory + '\'' +
                ", colour='" + colour + '\'' +
                '}';
    }
}

抽象建造者(Builder)：

java 复制代码

public abstract class Builder {
    protected Phone phone = new Phone();
    public abstract void buildCpu();
    public abstract void buildMemory();
    public abstract void buildColour();
    public Phone builder(){
        return phone;
    }
}

具体建造者(XiaoMi，HuaWei)：

java 复制代码

public class XiaoMi extends Builder {

    @Override
    public void buildCpu() {
        phone.setCpu("天机");
    }

    @Override
    public void buildMemory() {
        phone.setMemory("256");
    }

    @Override
    public void buildColour() {
        phone.setColour("白色");
    }
}

java 复制代码

public class HuaWei extends Builder {

    @Override
    public void buildCpu() {
        phone.setCpu("麒麟");
    }

    @Override
    public void buildMemory() {
        phone.setMemory("512");
    }

    @Override
    public void buildColour() {
        phone.setColour("黑色");
    }
}

指挥者(Director)：

java 复制代码

public class Director {
    private Builder builder;

    public void setBuilder(Builder builder){
        this.builder = builder;
    }

    public Phone createPhone() {
        builder.buildCpu();
        builder.buildMemory();
        builder.buildColour();
        return builder.builder();
    }
}

测试：

java 复制代码

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Director director = new Director();
        director.setBuilder(new XiaoMi());
        Phone xiaoMi = director.createPhone();
        System.out.println("XiaoMi: " + xiaoMi);

        director.setBuilder(new HuaWei());
        Phone huaWei = director.createPhone();
        System.out.println("HuaWei: " + huaWei);
    }
}

三、优缺点

优点：

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。
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。
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。
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：

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。

四、模式拓展

建造者模式除了上面的用途外，在开发中还有一个常用的使用方式，就是当一个类构造器需要传入很多参数时，如果创建这个类的实例，代码可读性会非常差，而且很容易引入错误，此时就可以利用建造者模式进行重构。

比如上述案例中，手机又要定制摄像头，屏幕，电池等等，使用构造方法创建对象，代码的可读性及使用的成本就是比较高。

我们对代码进行优化：

java 复制代码

public class Phone {

    private String cpu;
    private String memory;
    private String colour;

    private Phone(Builder builder) {
        cpu = builder.cpu;
        memory = builder.memory;
        colour = builder.colour;
    }

    public static class Builder {
        private String cpu;
        private String memory;
        private String colour;
        public Builder() {}
        public Builder cpu(String val) {
            cpu = val;
            return this;
        }
        public Builder memory(String val) {
            memory = val;
            return this;
        }
        public Builder colour(String val) {
            colour = val;
            return this;
        }
        public Phone build() {
            return new Phone(this);
        }
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Phone{" +
                "cpu='" + cpu + '\'' +
                ", memory='" + memory + '\'' +
                ", colour='" + colour + '\'' +
                '}';
    }
}

java 复制代码

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone.Builder()
                .cpu("天玑")
                .memory("256")
                .colour("白色")
                .build();
        System.out.println(phone);
    }
}

五、对比

1、工厂方法模式VS建造者模式

工厂方法模式注重的是整体对象的创建方式；而建造者模式注重的是部件构建的过程，意在通过一步一步地精确构造创建出一个复杂的对象。
我们举个简单例子来说明两者的差异，如要制造一个超人，如果使用工厂方法模式，直接产生出来的就是一个力大无穷、能够飞翔、内裤外穿的超人；而如果使用建造者模式，则需要组装手、头、脚、躯干等部分，然后再把内裤外穿，于是一个超人就诞生了。
如果用工厂方法建造手机的话，直接就可以得到一个完整的手机，而用建造者模式，则需要按照指定顺序组装各个零件，才能得到一部手机。

2、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，一个产品家族是这样的一系列产品：具有不同分类维度的产品组合，采用抽象工厂模式则是不需要关心构建过程，只关心什么产品由什么工厂生产即可。
建造者模式则是要求按照指定的蓝图建造产品，它的主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品。
如果将抽象工厂模式看成汽车配件生产工厂，生产一个产品族的产品，那么建造者模式就是一个汽车组装工厂，通过对部件的组装可以返回一辆完整的汽车。