设计模式之建造者模式详解（Java实现）

2022-04-24 2024-11-04 约 1700 字预计阅读 4 分钟 - 次阅读

1 建造者模式介绍

建造者模式（Builder Pattern）使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

一个 Builder 类会一步一步构造最终的对象。该 Builder 类是独立于其他对象的。

意图： 将一个复杂的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
主要解决： 主要解决在软件系统中，有时候面临着"一个复杂对象"的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。
何时使用： 一些基本部件不会变，而其组合经常变化的时候。
如何解决： 将变与不变分离开。
关键代码： 建造者：创建和提供实例，导演：管理建造出来的实例的依赖关系。
应用实例： 1、去肯德基，汉堡、可乐、薯条、炸鸡翅等是不变的，而其组合是经常变化的，生成出所谓的"套餐"。 2、JAVA 中的 StringBuilder。
优点： 1、建造者独立，易扩展。 2、便于控制细节风险。
缺点： 1、产品必须有共同点，范围有限制。 2、如内部变化复杂，会有很多的建造类。
使用场景： 1、需要生成的对象具有复杂的内部结构。 2、需要生成的对象内部属性本身相互依赖。
注意事项： 与工厂模式的区别是：建造者模式更加关注与零件装配的顺序。

2 建造者模式详解

2.1 建造者模式结构

建造者模式的UML类图如下：

由上图可知，建造者模式包含以下4个角色。

Builder（抽象建造者）：它为创建一个产品对象的各个部件指定抽象接口，在该接口中一般声明两类方法，一类方法是buildPartX()（如图中的buildPartA()、buildPathB()等），它们用于创建复杂对象的各个部件；另一类方法是getResult（），它们用于返回复杂对象。Builder既可以是抽象类，也可以是接口。
ConcreteBuilder（具体建造者）：它实现了Builder接口，实现各个部件的具体构造和装配方法，定义并明确所创建的复杂对象，还可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象（该方法也可以由抽象建造者实现）。
Product（产品）：它是被构建的复杂对象，包含多个组成部件，具体建造者创建该产品的内部表示并定义它的装配过程。
Director（指挥者）：指挥者又称为导演类，它负责安排复杂对象的建造次序，指挥者与抽象建造者之间存在关联关系，可以在其construct()建造方法中调用建造者对象的部件构造与装配方法，完成复杂对象的建造。

2.2 建造者模式实现

典型的复杂对象类的代码如下：

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public class Product {
    private String partA; // 定义部件，部件可以是任意类型，包括值类型和引用类型
    private String partB;
    private String partC;
    // 属性的Getter和Setter方法省略
}

典型的抽象建造者类的代码如下：

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public abstract class Builder {
    // 创建产品对象
    protected Product product = new Product();
    
    public abstract void buildPartA();
    public abstract void buildPartB();
    public abstract void buildPartC();
    
    // 返回产品对象
    public Product getResult() {
        return product;
    }
}

典型的具体建造者类的代码如下：

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public class ConcreteBuilder1 extends Builder {
    public void buildPartA() {
        product.setPartA("A1");
    }
    public void buildPartB() {
        product.setPartA("B1");
    }
    public void buildPartC() {
        product.setPartA("C1");
    }
}

典型的指挥者类的代码如下：

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public class Director {
    private Builder builder;
    
    public Director(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }
    public void setBuilder(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }
    // 产品的构建与组装方法
    public Product construct() {
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB();
        builder.buildPartC();
        return builder.getResult();
    }
}

2.3 建造者模式应用举例

题目描述
计算机组装工厂可以将CPU、内存、硬盘、主机、显示器等硬件设备组装在一起构成一台完整的计算机，且构成的计算机可以是笔记本，也可以是台式机，还可以是不提供显示器的服务器主机。对于用户而言，无须关心计算机的组成设备和组装过程，工厂返回给用户的。是完整的计算机对象，使用建造者模式实现计算机组装过程。
UML类图
其中，Computer充当符合产品，ComputerBuilder充当抽象建造者，Notebook、Desktop和Server充当具体建造者，ComputerAssembleDirector充当指挥者，其assemble()方法用于定义产品的构造过程。
代码
代码地址