【Java设计模式 | 创建者模式】建造者模式

前言：

创建者模式主要关注是"怎么创建对象？"，它的主要特点是将对象的创建和使用分离。这样可以降低系统的耦合度，使用者不需要关注对象的创建细节。

创建者模式分为：

单例模式（Singleton）： 【Java设计模式 | 创建者模式】单例模式-CSDN博客

工厂方法模式（Factory Method）：【Java设计模式 | 创建者模式】工厂方法模式-CSDN博客

抽象工厂模式（Abstract Factory）：【Java设计模式 | 创建者模式】抽象工厂模式-CSDN博客

原型模式（Prototype）：【Java设计模式 | 创建者模式】原型模式-CSDN博客

建造者模式（Builder）：【Java设计模式 | 创建者模式】建造者模式-CSDN博客

建造者模式

概述：

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。

分离了部件的构造（Builder来负责）和装配（Director来负责）。从而可以构造出复杂的对象。这个模式适用于：某个对象的构建过程复杂的情况。
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；相同的构造器，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和装配算法的解耦，实现了更好的复用。
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。用户只需要指定对应的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。

结构：

建造者模式包含以下角色：

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。

具体建造者类（ConcreteBuilder）：实现抽象建造着类（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。

产品类（Product）：要创建的复杂对象。

指挥者类（Director）：调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指挥者中不涉及具体产品的信息，只负责对象各部分完整创建或按某种顺序创建。

具体实现：

以生产自行车为例，包含车架和车座两个组件，车架有碳纤维和铝合金材质，车座有橡胶和真皮材质

产品类：

java 复制代码

// 自行车产品类
public class Bike {
    private String frame; // 车架材质
    private String seat;  // 车座材质

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

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

    @Override
    public String toString() {
        return "Bike [frame=" + frame + ", seat=" + seat + "]";
    }
}

抽象建造者类：

java 复制代码

// 自行车建造者抽象接口
public interface BikeBuilder {
    void buildFrame(); // 构建车架
    void buildSeat();  // 构建车座
    Bike getBike();    // 获取构建结果
}

**具体建造者类：**碳纤维自行车建造者

java 复制代码

// 碳纤维自行车建造者
public class CarbonFiberBikeBuilder implements BikeBuilder {
    private Bike bike = new Bike();

    @Override
    public void buildFrame() {
        bike.setFrame("Carbon Fiber");
    }

    @Override
    public void buildSeat() {
        bike.setSeat("Rubber");
    }

    @Override
    public Bike getBike() {
        return bike;
    }
}

**具体建造者类：**铝合金自行车建造者

java 复制代码

// 铝合金自行车建造者
public class AluminumBikeBuilder implements BikeBuilder {
    private Bike bike = new Bike();

    @Override
    public void buildFrame() {
        bike.setFrame("Aluminum");
    }

    @Override
    public void buildSeat() {
        bike.setSeat("Leather");
    }

    @Override
    public Bike getBike() {
        return bike;
    }
}

指挥者类：

java 复制代码

// 自行车装配指挥者
public class BikeDirector {
    public Bike construct(BikeBuilder bikeBuilder) {
        bikeBuilder.buildFrame();
        bikeBuilder.buildSeat();
        return bikeBuilder.getBike();
    }
}

使用示例：

java 复制代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BikeDirector director = new BikeDirector();
        
        // 构建碳纤维自行车
        BikeBuilder carbonBuilder = new CarbonFiberBikeBuilder();
        Bike carbonBike = director.construct(carbonBuilder);
        System.out.println(carbonBike);
        
        // 构建铝合金自行车
        BikeBuilder aluminumBuilder = new AluminumBikeBuilder();
        Bike aluminumBike = director.construct(aluminumBuilder);
        System.out.println(aluminumBike);
    }
}

输出结果：

routeros 复制代码

Bike [frame=Carbon Fiber, seat=Rubber]
Bike [frame=Aluminum, seat=Leather]

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:

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。

使用场景：

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。（比如电脑主机的安装，你可以使用不同品牌的硬件，但组装的过程和结果的固定的）

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。
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。