【设计模式笔记19】：建造者模式

文章目录

- - 建造者模式
  - - [1. 模式动机](#1. 模式动机)
    - [2. 模式定义](#2. 模式定义)
    - [3. 结构及角色分析](#3. 结构及角色分析)
    - [4. 代码实现示例](#4. 代码实现示例)
    - [5. 模式评价与优点](#5. 模式评价与优点)
    - [6. 模式扩展](#6. 模式扩展)
    - - [6.1 钩子方法](#6.1 钩子方法)
      - [6.2 抽象建造者组合产品 (简化结构)](#6.2 抽象建造者组合产品 (简化结构))

建造者模式

1. 模式动机

现实场景: 设想我们要发送一封电子邮件。一封完整的邮件包含发件人地址、收件人地址、主题、正文、附件等多个部分。
问题所在 :
- 如果缺少了"收件人地址"，这封邮件是无法发送的，它不是一个合格的"产品"。
- 这些组成部分（属性）需要按照一定的规则或顺序组合起来，才能构成一个完整的对象。
核心需求 : 在某些情况下，一个对象会有一些重要的属性。在这些属性没有被赋予恰当的值之前，该对象不能作为一个完整的、可使用的产品。我们需要一种方法，能够一步一步 地构建这个复杂对象 ，并保证构建过程的完整性和顺序性。

2. 模式定义

名称: 建造者模式 (Builder Pattern)，又称为生成器模式。
定义 : 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。
核心思想 :
- 建造者模式是一步一步创建一个复杂对象的。
- 它允许用户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。
分类 : 属于对象创建型模式。

3. 结构及角色分析

建造者模式的结构主要包含四个角色：

图片描述 ：UML图展示了 Director 聚合了 Builder，Builder 派生出 ConcreteBuilder，ConcreteBuilder 创建并依赖 Product。

Product (产品角色)
- 定义: 被构建的复杂对象，包含多个组成部件。
- 职责: 具体建造者创建该产品的内部表示并定义它的装配过程。
Builder (抽象建造者)
- 定义: 为创建一个 Product 对象的各个部件指定抽象接口。
- 职责:
  1. 定义构建各个部件的抽象方法 (如 buildPartA(), buildPartB())。
  2. 定义返回最终产品的方法 (如 getResult())。
ConcreteBuilder (具体建造者)
- 定义: 实现 Builder 接口。
- 职责:
  1. 实现各个部件的具体构造和装配方法。
  2. 定义并明确它所创建的复杂表示。
  3. 提供一个方法返回创建好的产品 (getResult)。
Director (指挥者)
- 地位 : 这是一个非常重要的类。
- 职责:
  1. 隔离: 隔离了客户与对象的生产过程。
  2. 控制 : 负责控制产品的生成过程（顺序）。指挥者针对抽象建造者编程，客户端只需将具体的建造者注入给指挥者，指挥者就可以调用建造者的方法来生成产品。

4. 代码实现示例

以"套餐构建"的场景为例（Food 和 Drink）。

指挥者类 (Director)

java 复制代码

class Director {
    // 聚合Builder对象
    private Builder builder;

    // 通过构造器注入具体的建造者
    public Director(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    // 构建（装配）方法：核心控制逻辑
    public Product construct(String food, String drink) {
        // 1. 构建食物
        builder.buildFood(food);
        // 2. 构建饮料
        builder.buildDrink(drink);
        // 3. 返回组装好的复杂产品
        return builder.buildProduct();
    }
}

抽象建造者与具体建造者

java 复制代码

// 抽象建造者
abstract class Builder {
    public abstract void buildFood(String food);
    public abstract void buildDrink(String drink);
    public abstract Product buildProduct();
}

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

    @Override
    public void buildFood(String food) {
        product.setFood(food);
    }

    @Override
    public void buildDrink(String drink) {
        product.setDrink(drink);
    }

    @Override
    public Product buildProduct() {
        return product;
    }
}

5. 模式评价与优点

解耦 : 建造者模式将对象组件的单独建造 （由Builder负责）和装配（由Director负责）分离开来。
多态性 :
- 不同的建造器，相同的装配逻辑 -> 可以建造出不同的对象。
- 相同的建造器，不同的装配顺序 -> 也可以建造出不同的对象。
精细控制: 与工厂模式相比，建造者模式能更精细地控制产品的创建过程。
符合开闭原则: 增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码。

6. 模式扩展

建造者模式在使用中有两个重要的扩展方向：

6.1 钩子方法

目的: 为了更精细地控制产品的建造过程，比如某个部件是否需要构建。
实现方式 :
- 在抽象建造者 中定义一个返回 boolean 类型的方法（通常命名为 isNeedXxx()），默认返回 true 或 false。
- 在具体建造者中重写该方法，根据实际情况返回。
- 在指挥者 （或构建逻辑）中，通过 if 判断该钩子方法的返回值，来决定是否执行某个构建步骤。

java 复制代码

// 抽象类中定义钩子方法
public boolean isNeedDrink() {
    return false; // 默认不需要
}

// 具体建造者中重写
@Override
public boolean isNeedDrink() {
    return true; // 这个套餐需要饮料
}

// 构建过程中使用
public Meal buildMeal() {
    // ...
    if (isNeedDrink()) {
        meal.setDrink(drink);
    }
    // ...
}

6.2 抽象建造者组合产品 (简化结构)

目的 : 有时候为了简化代码，可以将 Product 对象的引用直接放在抽象建造者中，或者省略 Director 类 ，直接在 Builder 中完成构建逻辑 。如SpringAI框架中就有大量的Builder直接作为内部类执行构建，无需Director
实现: 在抽象建造者中初始化产品对象，并提供 getter / build 方法。