此系列文章為清華大學(xué)出版社出版劉偉編著《Java設(shè)計模式》的學(xué)習(xí)筆記爬虱。

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1 概述

1.1 建造者模式概念

將一個復(fù)雜對象的構(gòu)建與它的表示分離，使得同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示腾它。建造者模式是一種對象創(chuàng)建模式跑筝，它將客戶端與包含多個部件的復(fù)雜對象的創(chuàng)建過程分離，客戶端無需知道復(fù)雜對象的內(nèi)部組成部分與裝配方式瞒滴，只需要知道所需建造者的類型即可曲梗。建造者模式關(guān)注如何一步一步地創(chuàng)建一個復(fù)雜的對象，不同的建造者定義了不同的創(chuàng)建過程妓忍。

2 結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)

2.1 建造者模式結(jié)構(gòu)

建造者模式包含4個角色：

1. AbstractBuilder(抽象建造者)：它為創(chuàng)建一個產(chǎn)品對象的各個部件指定抽象接口虏两，在該接口中一般聲明兩類方法，一類方法是buildPartX()世剖，它們用于創(chuàng)建復(fù)雜對象的各個部件定罢；另一類方法是getResult()，它們用于返回復(fù)雜對象旁瘫。AbstractBuilder既可以是抽象類祖凫，也可以是接口。
2. ConcreteBuilder(具體建造者)：它實現(xiàn)了AbstractBuilder中的抽象方法酬凳，實現(xiàn)各個部件的具體構(gòu)造和裝配方法惠况。定義并明確所創(chuàng)建的復(fù)雜對象，還可以提供一個方法返回創(chuàng)建好的復(fù)雜產(chǎn)品對象宁仔。
3. Product(產(chǎn)品)：它是被構(gòu)建的復(fù)雜對象售滤，包含多個組成部件，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程台诗。
4. Director(指揮者)：指揮者又稱導(dǎo)演類完箩，它負(fù)責(zé)安排復(fù)雜對象的建造次序，指揮者與抽象建造者之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系拉队，可以在其construct()建造方法中調(diào)用建造者對象的部件構(gòu)造與裝配方法弊知，完成復(fù)雜對象的建造×豢欤客戶端一般只需要與指揮者進行交互秩彤，在客戶端確定建造者的具體類型，并實例化具體的建造者對象（實例中通過配置文件和反射機制實現(xiàn)）事哭，然后通過指揮者的構(gòu)造函數(shù)或者Setter方法將對象傳入指揮者類中漫雷。

2.2 建造者模式舉例

一、背景介紹

某游戲軟件公司決定開發(fā)一款基于角色扮演的多人在線網(wǎng)絡(luò)游戲鳍咱，玩家可以在游戲中扮演虛擬世界中的一個特定角色降盹，角色根據(jù)不同的游戲情節(jié)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)（例如力量、魔法谤辜、技能等）具有不同的能力蓄坏，角色也會隨著不斷地升級而擁有更加強大的能力价捧。

作為該游戲的一個重要組成部分，需要對游戲角色進行設(shè)計涡戳，而且隨著該游戲的升級將不斷地增加新的角色结蟋。通過分析發(fā)現(xiàn)，角色游戲是一個復(fù)雜對象渔彰，它包含性別嵌屎、臉型等多個組成部分，不同類型地游戲角色恍涂，其性別编整、臉型、服裝乳丰、發(fā)型等外部特性都有所差異，例如“天使”擁有美麗的面容和披肩長發(fā)内贮，并身穿一襲長裙产园；而“惡魔”極其丑陋，留著光頭并身穿一件刺眼的黑衣夜郁。

無論是何種造型的游戲角色什燕，它的創(chuàng)建步驟都大同小異，都需要逐步創(chuàng)建其組成部分竞端，再將各組成部分裝配成一個完整的游戲角色屎即。

請使用建造者模式來實現(xiàn)游戲角色的創(chuàng)建。

二事富、項目結(jié)構(gòu)

項目結(jié)構(gòu).png

三技俐、抽象建造者

public abstract class ActorBuilder {
    protected Actor actor = new Actor();

    public abstract void buildType();
    public abstract void buildSex();
    public abstract void buildFace();
    public abstract void buildCostume();
    public abstract void buildHairstyle();

    //todo:工廠方法，返回一個完整的游戲角色對象
    public Actor createActor(){
        return actor;
    }
}

四统台、具體建造者

建造一個“天使”角色

public class AngelBuilder extends ActorBuilder {
    @Override
    public void buildType() {
        actor.setType("天使");
    }

    @Override
    public void buildSex() {
        actor.setSex("女");
    }

    @Override
    public void buildFace() {
        actor.setFace("漂亮");
    }

    @Override
    public void buildCostume() {
        actor.setCostume("白裙");
    }

    @Override
    public void buildHairstyle() {
        actor.setHairstyle("長發(fā)");
    }
}

建造一個“惡魔”角色

public class DevilBuilder extends ActorBuilder {
    @Override
    public void buildType() {
        actor.setType("惡魔");
    }

    @Override
    public void buildSex() {
        actor.setSex("魔");
    }

    @Override
    public void buildFace() {
        actor.setFace("丑陋");
    }

    @Override
    public void buildCostume() {
        actor.setCostume("黑衣");
    }

    @Override
    public void buildHairstyle() {
        actor.setHairstyle("光頭");
    }
}

建造一個“英雄”角色

public class HeroBuilder extends ActorBuilder {
    @Override
    public void buildType() {
        actor.setType("英雄");
    }

    @Override
    public void buildSex() {
        actor.setSex("男");
    }

    @Override
    public void buildFace() {
        actor.setFace("英俊");
    }

    @Override
    public void buildCostume() {
        actor.setCostume("披風(fēng)");
    }

    @Override
    public void buildHairstyle() {
        actor.setHairstyle("飄逸");
    }
}

五雕擂、產(chǎn)品

public class Actor {
    private String type;//角色類型
    private String sex;//角色性別
    private String face;//角色臉型
    private String costume;//角色服裝
    private String hairstyle;//角色發(fā)行

    public String getType() {
        return type;
    }

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

    public String getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }

    public String getFace() {
        return face;
    }

    public void setFace(String face) {
        this.face = face;
    }

    public String getCostume() {
        return costume;
    }

    public void setCostume(String costume) {
        this.costume = costume;
    }

    public String getHairstyle() {
        return hairstyle;
    }

    public void setHairstyle(String hairstyle) {
        this.hairstyle = hairstyle;
    }
}

六、指揮者

public class ActorController {
    public Actor construct(ActorBuilder ab){
        Actor actor;
        ab.buildType();
        ab.buildSex();
        ab.buildFace();
        ab.buildCostume();
        ab.buildHairstyle();
        actor = ab.createActor();
        return actor;
    }
}

七贱勃、XML確定皮膚類型

編寫config.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<config>
    <!--<className>CreationalPattern.BuilderPattern.ConcreteBuilder.AngelBuilder</className>-->
    <className>CreationalPattern.BuilderPattern.ConcreteBuilder.HeroBuilder</className>
    <!--<className>CreationalPattern.BuilderPattern.ConcreteBuilder.DevilBuilder</className>-->
</config>

八井赌、編寫XMLUtil

import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.Node;
import org.w3c.dom.NodeList;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;

public class XMLUtil {
    public static Object getBean(){
        try {
            //todo:創(chuàng)建 DOM 文檔對象
            DocumentBuilderFactory documentBuilderFactory= DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder documentBuilder = documentBuilderFactory.newDocumentBuilder();
            Document doc;
            doc = documentBuilder.parse("src\\CreationalPattern\\BuilderPattern\\config.xml");
            //todo:獲取包含類名的文本節(jié)點
            NodeList nodeList = doc.getElementsByTagName("className");
            Node classNode = nodeList.item(0).getFirstChild();
            String cName = classNode.getNodeValue();
            //todo:通過類名生成實例對象并將其返回
            Class clz = Class.forName(cName);
            Object obj = clz.newInstance();
            return obj;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

九、測試Client

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //todo:讀取XML文件贵扰，反射創(chuàng)建ActorBuilder對象
        ActorBuilder actorBuilder;
        actorBuilder = (ActorBuilder)XMLUtil.getBean();

        //todo:傳入ActorBuilder對象仇穗，利用ActorController創(chuàng)建具體Actor對象
        ActorController actorController = new ActorController();
        Actor actor;
        actor = actorController.construct(actorBuilder);

        //todo:檢驗創(chuàng)建結(jié)果
        String type = actor.getType();
        System.out.println(type+"的外觀");
        System.out.println("性別："+actor.getSex());
        System.out.println("面容："+actor.getFace());
        System.out.println("服裝："+actor.getCostume());
        System.out.println("發(fā)型："+actor.getHairstyle());
    }
}

十、打印結(jié)果

構(gòu)建不同的角色戚绕，我們只需要改變XML中的className節(jié)點纹坐，改變反射構(gòu)建的運行時類的類名。不同的類名舞丛，構(gòu)建不同的角色恰画。

天使角色.png

英雄角色.png

惡魔角色.png

3 總結(jié)

3.1 建造者模式優(yōu)點

1. 在建造者模式中宾茂，客戶端不必知道產(chǎn)品內(nèi)部組成的細(xì)節(jié)，將產(chǎn)品本身與產(chǎn)品的創(chuàng)建過程解耦拴还，使得相同的創(chuàng)建過程可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品對象跨晴。
2. 每一個具體的建造者都相對獨立，而與其他的具體建造者無關(guān)片林，因此可以很方便地替換具體建造者或者添加新的具體建造者端盆，用戶使用不同的具體建造者即可得到不同的產(chǎn)品對象。由于指揮者類針對抽象建造者編程费封，增加新的具體建造者無需修改原有類庫的代碼焕妙，系統(tǒng)擴展方便，符合開閉原則弓摘。
3. 可以更加精細(xì)地控制產(chǎn)品的創(chuàng)建過程焚鹊。將復(fù)雜產(chǎn)品的創(chuàng)建步驟分解在不同的方法中，使得創(chuàng)建過程更加清晰韧献，也更加方便使用程序來控制創(chuàng)建過程末患。

3.2 建造者模式缺點

1. 建造者模式所創(chuàng)建的產(chǎn)品一般具有較多的共同點，其組成部分相似锤窑，如果產(chǎn)品之間的差異性很大璧针，例如很多組成部分都不相同，不適合使用建造者模式渊啰，因此其使用的范圍受到一定限制探橱。
2. 如果產(chǎn)品的內(nèi)部變化復(fù)雜，可能會導(dǎo)致需要定義很多具體建造者類來實現(xiàn)這種變化绘证，到這系統(tǒng)變得很龐大隧膏，增加系統(tǒng)的理解難度和運行成本。

3.3 建造者模式適用環(huán)境

1. 需要生成的產(chǎn)品對象有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)嚷那，這些產(chǎn)品對象通常包含多個成員變量私植。
2. 需要生成的產(chǎn)品對象的屬性相互依賴，需要指定其生成順序车酣。
3. 對象的創(chuàng)建過程獨立于創(chuàng)建該對象的類曲稼。在建造者模式中通過引入指揮者類將創(chuàng)建過程封裝在指揮者類中，而不再建造者類和客戶類中湖员。
4. 隔離復(fù)雜對象的創(chuàng)建和使用贫悄，并使得相同的創(chuàng)建過程可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品。

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