目錄

本文的結(jié)構(gòu)如下：

• 引言
• 什么是建造者模式
• 模式的結(jié)構(gòu)
• 典型代碼
• 代碼示例
• Builder模式變種
• 建造者模式與抽象工廠模式
• 優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
• 適用環(huán)境
• 模式應(yīng)用

一旭从、引言

玩過(guò)游戲的應(yīng)該清楚，游戲中有很多角色，這些角色往往都有不同的外形片任，不同的能量值，不同的服飾，不同的武器等等，所以要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)游戲角色垛孔，就要?jiǎng)?chuàng)造構(gòu)成這個(gè)游戲角色不同組成；再比如電腦施敢，電腦是由CPU周荐，主板，內(nèi)存僵娃，顯示器等組成的概作，電腦生廠商需要用這些部件組裝成一部完整的電腦。

在軟件開發(fā)中默怨，創(chuàng)建一個(gè)由多個(gè)部件組成的復(fù)雜產(chǎn)品讯榕，往往使用建造者模式。

二匙睹、什么是建造者模式

建造者模式又稱為生成器模式愚屁，它是一種較為復(fù)雜、使用頻率也相對(duì)較低的創(chuàng)建型模式痕檬，它將客戶端與包含多個(gè)組成部分（或部件）的復(fù)雜對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程分離霎槐。

建造者模式關(guān)注如何一步一步創(chuàng)建一個(gè)的復(fù)雜對(duì)象，不同的具體建造者定義了不同的創(chuàng)建過(guò)程梦谜，且具體建造者相互獨(dú)立丘跌，增加新的建造者非常方便袭景，無(wú)須修改已有代碼，系統(tǒng)具有較好的擴(kuò)展性碍岔。

建造者模式定義如下：

建造者模式(Builder Pattern)：將一個(gè)復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)建與它的表示分離浴讯，使得同樣的構(gòu)建過(guò)程可以創(chuàng)建不同的表示朵夏。建造者模式是一種對(duì)象創(chuàng)建型模式蔼啦。

建造者模式一步一步創(chuàng)建一個(gè)復(fù)雜的對(duì)象，它允許用戶只通過(guò)指定復(fù)雜對(duì)象的類型和內(nèi)容就可以構(gòu)建它們仰猖，用戶不需要知道內(nèi)部的具體構(gòu)建細(xì)節(jié)捏肢。

三、模式的結(jié)構(gòu)

建造者模式UML類圖如下：

image

在建造者模式結(jié)構(gòu)圖中包含如下幾個(gè)角色：

• Builder（抽象建造者）：它為創(chuàng)建一個(gè)產(chǎn)品Product對(duì)象的各個(gè)部件指定抽象接口饥侵，在該接口中一般聲明兩類方法鸵赫，一類方法是buildPartX()，它們用于創(chuàng)建復(fù)雜對(duì)象的各個(gè)部件躏升；另一類方法是getResult()辩棒，它們用于返回復(fù)雜對(duì)象。Builder既可以是抽象類膨疏，也可以是接口一睁。
• ConcreteBuilder（具體建造者）：它實(shí)現(xiàn)了Builder接口，實(shí)現(xiàn)各個(gè)部件的具體構(gòu)造和裝配方法佃却，定義并明確它所創(chuàng)建的復(fù)雜對(duì)象者吁，也可以提供一個(gè)方法返回創(chuàng)建好的復(fù)雜產(chǎn)品對(duì)象。
• Product（產(chǎn)品角色）：它是被構(gòu)建的復(fù)雜對(duì)象饲帅，包含多個(gè)組成部件复凳，具體建造者創(chuàng)建該產(chǎn)品的內(nèi)部表示并定義它的裝配過(guò)程。
• Director（指揮者）：指揮者又稱為導(dǎo)演類灶泵，它負(fù)責(zé)安排復(fù)雜對(duì)象的建造次序育八，指揮者與抽象建造者之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以在其construct()建造方法中調(diào)用建造者對(duì)象的部件構(gòu)造與裝配方法赦邻，完成復(fù)雜對(duì)象的建造单鹿。客戶端一般只需要與指揮者進(jìn)行交互深纲，在客戶端確定具體建造者的類型仲锄，并實(shí)例化具體建造者對(duì)象（也可以通過(guò)配置文件和反射機(jī)制），然后通過(guò)指揮者類的構(gòu)造函數(shù)或者Setter方法將該對(duì)象傳入指揮者類中湃鹊。

復(fù)雜對(duì)象是指那些包含多個(gè)成員屬性的對(duì)象儒喊，這些成員屬性也稱為部件或零件，如汽車包括方向盤币呵、發(fā)動(dòng)機(jī)怀愧、輪胎等部件侨颈，電子郵件包括發(fā)件人、收件人芯义、主題哈垢、內(nèi)容、附件等部件扛拨。

四耘分、典型代碼

復(fù)雜對(duì)象類典型代碼如下：

public class Product {
    //定義部件，部件可以是任意類型绑警，包括值類型和引用類型
    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;
    }
}

抽象建造者類定義了產(chǎn)品部件的創(chuàng)建方法和復(fù)雜產(chǎn)品返回方法求泰，典型代碼如下：

public abstract class Builder {
    protected Product product = new Product();

    public abstract void buildPartA();
    public abstract void buildPartB();
    public abstract void buildPartC();
    public Product getResult(){
        return product;
    }
}

在ConcreteBuilder中實(shí)現(xiàn)了buildPartX()方法，通過(guò)調(diào)用Product的setPartX()方法可以給產(chǎn)品對(duì)象的成員屬性設(shè)值计盒。不同的具體建造者在實(shí)現(xiàn)buildPartX()方法時(shí)將有所區(qū)別渴频，如setPartX()方法的參數(shù)可能不一樣，在有些具體建造者類中某些setPartX()方法無(wú)須實(shí)現(xiàn)（提供一個(gè)空實(shí)現(xiàn)）北启。而這些對(duì)于客戶端來(lái)說(shuō)都無(wú)須關(guān)心卜朗，客戶端只需知道具體建造者類型即可。

public class ConcreteBuilder extends Builder {
    public void buildPartA() {
        product.setPartA("part A");
    }

    public void buildPartB() {
        product.setPartA("part B");
    }

    public void buildPartC() {
        product.setPartA("part C");
    }
}

建造者模式的結(jié)構(gòu)中還有一個(gè)指揮者類Director咕村，該類主要有兩個(gè)作用：一是它隔離了客戶與創(chuàng)建過(guò)程场钉；二是它控制產(chǎn)品的創(chuàng)建過(guò)程，包括某個(gè)buildPartX()方法是否被調(diào)用以及多個(gè)buildPartX()方法調(diào)用的先后次序等培廓。指揮者針對(duì)抽象建造者編程惹悄，客戶端只需要知道具體建造者的類型，即可通過(guò)指揮者類調(diào)用建造者的相關(guān)方法肩钠，返回一個(gè)完整的產(chǎn)品對(duì)象泣港。在實(shí)際生活中也存在類似指揮者一樣的角色，如一個(gè)客戶去購(gòu)買電腦价匠，電腦銷售人員相當(dāng)于指揮者当纱，只要客戶確定電腦的類型，電腦銷售人員可以通知電腦組裝人員給客戶組裝一臺(tái)電腦踩窖。指揮者類典型代碼如下：

public class Director {
    private Builder builder;

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

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

客戶端:

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Builder builder = new ConcreteBuilder();
        Director director = new Director(builder);
        Product product = director.construct();
    }
}

在客戶端代碼中坡氯，無(wú)須關(guān)心產(chǎn)品對(duì)象的具體組裝過(guò)程，只需指定具體建造者的類型即可洋腮◇锪可以通過(guò)配置文件來(lái)存儲(chǔ)具體建造者類ConcreteBuilder的類名，使得更換新的建造者時(shí)無(wú)須修改源代碼啥供，系統(tǒng)擴(kuò)展更為方便悯恍。

五、代碼示例

一款視頻播放軟件伙狐，為了給用戶使用提供方便涮毫，不同場(chǎng)景下有不同界面瞬欧，如完整界面、精簡(jiǎn)界面等罢防。不同的界面該播放器的組成元素有所差異艘虎，如在完整界面下將顯示菜單、播放列表咒吐、主窗口野建、控制條等，在精簡(jiǎn)界面下只顯示主窗口和控制條渤滞。

image

復(fù)雜對(duì)象VideoPlayer:

public class VideoPlayer {
    private String type;
    private String menu;
    private String playerList;
    private String mainWindows;
    private String controlStrip;

    public void setType(String type) {
        this.type = type;
    }

    public void setMenu(String menu) {
        this.menu = menu;
    }

    public void setPlayerList(String playerList) {
        this.playerList = playerList;
    }

    public void setMainWindows(String mainWindows) {
        this.mainWindows = mainWindows;
    }

    public void setControlStrip(String controlStrip) {
        this.controlStrip = controlStrip;
    }

    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("這是一個(gè) ").append(type).append(" 視頻播放器\n\n");
        sb.append("該播放器擁有：\n");
        if (menu != null) sb.append(menu).append("\n");
        if (playerList != null) sb.append(playerList).append("\n");
        if (mainWindows != null) sb.append(mainWindows).append("\n");
        if (controlStrip != null) sb.append(controlStrip).append("\n");
        return sb.toString();
    }
}

抽象builder:

public abstract class PlayerBuilder {
    protected VideoPlayer player = new VideoPlayer();

    public abstract void buildType();
    public abstract void buildMenu();
    public abstract void buildPlayerList();
    public abstract void buildMainWindows();
    public abstract void buildControlStrip();

    public VideoPlayer getPlayer(){
        return player;
    }
}

具體builder:

public class FullPlayerBuilder extends PlayerBuilder {
    public void buildType() {
        player.setType("完整界面");
    }

    public void buildMenu() {
        player.setMenu("菜單");
    }

    public void buildPlayerList() {
        player.setPlayerList("播放列表");
    }

    public void buildMainWindows() {
        player.setMainWindows("主界面");
    }

    public void buildControlStrip() {
        player.setControlStrip("控制條");
    }
}

public class SimplePlayerBuilder extends PlayerBuilder {
    public void buildType() {
        player.setType("精簡(jiǎn)界面");
    }

    public void buildMenu() {
    }

    public void buildPlayerList() {
    }

    public void buildMainWindows() {
        player.setMainWindows("主界面");
    }

    public void buildControlStrip() {
        player.setControlStrip("控制條");
    }
}

指揮者BuilderDirector:

public class PlayerDirector {
    private PlayerBuilder builder;

    public PlayerDirector(PlayerBuilder builder){
        this.builder = builder;
    }

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

    public VideoPlayer construct(){
        builder.buildType();
        builder.buildMenu();
        builder.buildPlayerList();
        builder.buildMainWindows();
        builder.buildControlStrip();
        return builder.getPlayer();
    }
}

客戶端測(cè)試：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        PlayerBuilder builder = new FullPlayerBuilder();
        PlayerDirector director = new PlayerDirector(builder);
        VideoPlayer player = director.construct();

        System.out.println(player);
    }
}

六贬墩、Builder模式變種

6.1榴嗅、省略Director

Director類在建造者模式中扮演十分重要的作用妄呕，它按一定的順序調(diào)用Builder的buildPartX()方法，像客戶端返回一個(gè)完整的產(chǎn)品嗽测。

但是在有些情況下绪励，為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)，我們可以將Director和抽象建造者Builder進(jìn)行合并唠粥。

如下：

public abstract class PlayerBuilder {
    protected VideoPlayer player = new VideoPlayer();

    public abstract void buildType();
    public abstract void buildMenu();
    public abstract void buildPlayerList();
    public abstract void buildMainWindows();
    public abstract void buildControlStrip();

    public VideoPlayer getPlayer(){
        buildType();
        buildMenu();
        buildPlayerList();
        buildMainWindows();
        buildControlStrip();
        return player;
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        PlayerBuilder builder = new SimplePlayerBuilder();
        VideoPlayer player = builder.getPlayer();

        System.out.println(player);
    }
}

6.2疏魏、內(nèi)部Builder

內(nèi)部Builder用起來(lái)是鏈?zhǔn)秸{(diào)用的形式，在Effective Java中晤愧，第二條有提到遇到多個(gè)構(gòu)造器參數(shù)時(shí)要考慮用構(gòu)建器大莫，應(yīng)該還是比較熟悉的。

public class VideoPlayer {
    private final String type;
    private final String menu;
    private final String playerList;
    private final String mainWindows;
    private final String controlStrip;

    private VideoPlayer(Builder builder){
        type = builder.type;
        menu = builder.menu;
        playerList = builder.playerList;
        mainWindows = builder.mainWindows;
        controlStrip = builder.controlStrip;
    }

    public static class Builder{
        private String type;
        private String menu;
        private String playerList;
        private String mainWindows;
        private String controlStrip;

        public Builder setType(String type) {
            this.type = type;
            return this;
        }

        public Builder setMenu(String menu){
            this.menu = menu;
            return this;
        }

        public Builder setPlayerList(String playerList){
            this.playerList = playerList;
            return this;
        }

        public Builder setMainWindows(String mainWindows){
            this.mainWindows = mainWindows;
            return this;
        }

        public Builder setControlStrip(String controlStrip){
            this.controlStrip = controlStrip;
            return this;
        }

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

    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("這是一個(gè) ").append(type).append(" 視頻播放器\n\n");
        sb.append("該播放器擁有：\n");
        if (menu != null) sb.append(menu).append("\n");
        if (playerList != null) sb.append(playerList).append("\n");
        if (mainWindows != null) sb.append(mainWindows).append("\n");
        if (controlStrip != null) sb.append(controlStrip).append("\n");
        return sb.toString();
    }
}

客戶端：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        VideoPlayer player = new VideoPlayer.Builder()
                .setType("簡(jiǎn)單界面")
                .setMainWindows("主界面")
                .setControlStrip("控制條")
                .build();
        System.out.println(player);
    }
}

七官份、建造者模式與抽象工廠模式

建造者模式完成的事只厘，好像都可以通過(guò)抽象工廠模式完成，那么區(qū)別是什么舅巷？

• 與建造者模式相比羔味，抽象工廠模式返回的是一系列相關(guān)的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品位于不同的產(chǎn)品等級(jí)結(jié)構(gòu)钠右，構(gòu)成產(chǎn)品族赋元，而建造者模式返回的是一個(gè)組裝好的完整產(chǎn)品。抽象工廠模式更像一個(gè)汽車零件生產(chǎn)商飒房，生產(chǎn)不同品牌汽車的各種零件搁凸。而建造者模式更像一個(gè)汽車裝配廠，通過(guò)一系列零件的組裝狠毯，最終生產(chǎn)出的是一個(gè)完整的汽車护糖。
• 抽象工廠模式中，客戶端需實(shí)例化工廠類垃你，然后通過(guò)工廠類獲取所需的產(chǎn)品對(duì)象椅文。而建造者模式更側(cè)重于將復(fù)雜的構(gòu)造對(duì)象的方法交給建造者去做喂很，而客戶端只需要通過(guò)指揮者就能創(chuàng)建一個(gè)完整的產(chǎn)品實(shí)例。

八皆刺、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

8.1少辣、優(yōu)點(diǎn)

建造者模式的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

• 在建造者模式中，客戶端不必知道產(chǎn)品內(nèi)部組成的細(xì)節(jié)羡蛾，將產(chǎn)品本身與產(chǎn)品的創(chuàng)建過(guò)程解耦漓帅，使得相同的創(chuàng)建過(guò)程可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品對(duì)象。
• 每一個(gè)具體建造者都相對(duì)獨(dú)立痴怨，而與其他的具體建造者無(wú)關(guān)忙干，因此可以很方便地替換具體建造者或增加新的具體建造者，用戶使用不同的具體建造者即可得到不同的產(chǎn)品對(duì)象浪藻。由于指揮者類針對(duì)抽象建造者編程捐迫，增加新的具體建造者無(wú)須修改原有類庫(kù)的代碼，系統(tǒng)擴(kuò)展方便爱葵，符合“開閉原則”施戴。
• 可以更加精細(xì)地控制產(chǎn)品的創(chuàng)建過(guò)程。將復(fù)雜產(chǎn)品的創(chuàng)建步驟分解在不同的方法中萌丈，使得創(chuàng)建過(guò)程更加清晰赞哗，也更方便使用程序來(lái)控制創(chuàng)建過(guò)程。

8.2辆雾、缺點(diǎn)

建造者模式的主要缺點(diǎn)如下：

• 建造者模式所創(chuàng)建的產(chǎn)品一般具有較多的共同點(diǎn)肪笋，其組成部分相似，如果產(chǎn)品之間的差異性很大度迂，例如很多組成部分都不相同藤乙，不適合使用建造者模式，因此其使用范圍受到一定的限制英岭。
• 如果產(chǎn)品的內(nèi)部變化復(fù)雜湾盒，可能會(huì)導(dǎo)致需要定義很多具體建造者類來(lái)實(shí)現(xiàn)這種變化，導(dǎo)致系統(tǒng)變得很龐大诅妹，增加系統(tǒng)的理解難度和運(yùn)行成本罚勾。

九、適用環(huán)境

在以下情況下可以考慮使用建造者模式：

• 需要生成的產(chǎn)品對(duì)象有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)吭狡，這些產(chǎn)品對(duì)象通常包含多個(gè)成員屬性尖殃。
• 需要生成的產(chǎn)品對(duì)象的屬性相互依賴，需要指定其生成順序划煮。
• 對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程獨(dú)立于創(chuàng)建該對(duì)象的類送丰。在建造者模式中通過(guò)引入了指揮者類，將創(chuàng)建過(guò)程封裝在指揮者類中弛秋，而不在建造者類和客戶類中器躏。
• 隔離復(fù)雜對(duì)象的創(chuàng)建和使用俐载，并使得相同的創(chuàng)建過(guò)程可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品。