建造者模式（Builder Pattern）

建造者模式

一、模式动机

建造者模式（Builder Pattern）是最复杂的创建型模式，它用于创建一个包含多个组成部分的复杂对象，可以返回一个完整的产品对象给用户。它通过将客户端与包含多个组成部分的复杂对象的创建过程分离，使得客户端无需知道复杂对象的内部组成部分与装配方式，只需要知道建造者的类型即可。它关注如何一步一步创建一个复杂对象，不同的具体建造者定义了不同的创建过程，且具体建造者相互独立，增加新的建造者非常方便，系统具有较好的扩展性。
二、模式定义

• 建造者模式(Builder Pattern)：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。
  
• 建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象，它允许用户只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。建造者模式属于对象创建型模式。
  

三、模式结构

产品：一个由多种组件组合生成的复杂对象

1. public class Product {
2.         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
3.         private String partB;
4.         private String partC;
6.         //partA的Getter方法和Setter方法省略
7.         //partB的Getter方法和Setter方法省略
8.         //partC的Getter方法和Setter方法省略
9. }

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抽象建造者

1. public abstract class Builder {
2.     //创建产品对象
3.     protected Product product=new Product();
4.     public abstract void buildPartA();
5.     public abstract void buildPartB();
6.     public abstract void buildPartC();
8.     //返回产品对象
9.     public Product getResult() {
10.         return product;
11.     }
12. }

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具体建造者

1. public class ConcreteBuilder1 extends Builder{
2.     public void buildPartA() {
3.         product.setPartA("A1");
4.     }
5.     public void buildPartB() {
6.         product.setPartB("B1");
7.     }
8.     public void buildPartC() {
9.         product.setPartC("C1");
10.     }
11. }

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指挥者

1. public class Director {
2.     private Builder builder;
4.     public Director(Builder builder) {
5.         this.builder=builder;
6.     }
8.     public void setBuilder(Builder builder) {
9.         this.builder=builer;
10.     }
11.     //产品构建与组装方法
12.     public Product construct() {
13.         builder.buildPartA();
14.         builder.buildPartB();
15.         builder.buildPartC();
16.         return builder.getResult();
17.     }
18. }

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客户

1. ......
3. Builder builder = new ConcreteBuilder1(); //可通过配置文件实现
4. Director director = new Director(builder);
5. Product product = director.construct();
7. ......

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四、案例实现

案例背景

每一份套餐都是由不同的food和drink组成

案例结构

代码实现

Meal

1. public class Meal {
3.     private String food;
4.     private String drink;
6.     public String getFood() {
7.         return food;
8.     }
10.     public void setFood(String food) {
11.         this.food = food;
12.     }
14.     public String getDrink() {
15.         return drink;
16.     }
18.     public void setDrink(String drink) {
19.         this.drink = drink;
20.     }
21. }

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MealBuilder

1. public abstract class MealBuilder {
3.     protected Meal meal = new Meal();
4.     public abstract void buildFood();
5.     public abstract void buildDrink();
7.     public Meal getMeal() {
8.         return meal;
9.     }
10. }

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具体建造者A

1. public class MealBuilderA extends MealBuilder{
2.     @Override
3.     public void buildFood() {
4.         this.meal.setFood("AFood");
5.     }
7.     @Override
8.     public void buildDrink() {
9.         this.meal.setDrink("ADrink");
10.     }
11. }

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具体建造者B

1. public class MealBuilderB extends MealBuilder{
2.     @Override
3.     public void buildFood() {
4.         this.meal.setFood("BFood");
5.     }
7.     @Override
8.     public void buildDrink() {
9.         this.meal.setDrink("BDrink");
10.     }
11. }

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指挥者类

1. public class Director {
3.     private MealBuilder mb;
5.     public void setMb(MealBuilder mb) {
6.         this.mb = mb;
7.     }
9.     public Meal construct(){
10.         mb.buildFood();
11.         mb.buildDrink();
12.         return mb.getMeal();
13.     }
14. }

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客户类

1. public class Client {
3.     public static void main(String[] args) {
5.         MealBuilderA mbA = new MealBuilderA();//选择套餐
6.         Director director = new Director();//叫服务员
7.         director.setMb(mbA);//告知服务员
8.         Meal meal = director.construct();//服务员上套餐
10.         System.out.println("套餐A：");
11.         System.out.println(meal.getFood());
12.         System.out.println(meal.getDrink());
14.     }
16. }

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五、模式分析

在一个复杂对象由很多复杂的属性组成，不同的属性组成不同的复杂对象，建造者使用setter注入不同的属性，指挥者包含建造者，在指挥者内调用建造者方法获取复杂对象
六、总结

模式优点

• 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
  
• 每一个具体建造者都相对独立，与其他的具体建造者无关，因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者，扩展方便，符合开闭原则
  
• 可以更加精细地控制产品的创建过程
  

模式缺点

• 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，不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制
  
• 如果产品的内部变化复杂，可能会需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大，增加了系统的理解难度和运行成本
  

使用情形

• 需要生成的产品对象有复杂的内部结构，这些产品对象通常包含多个成员变量
  
• 需要生成的产品对象的属性相互依赖，需要指定其生成顺序
  
• 对象的创建过程独立于创建该对象的类。在建造者模式中通过引入了指挥者类，将创建过程封装在指挥者类中，而不在建造者类和客户类中
  
• 隔离复杂对象的创建和使用，并使得相同的创建过程可以创建不同的产品
  

简化

• 省略抽象建造者角色-（系统中只需要1个建造者时）
  
• 省略指挥者角色-（系统中只需要1个建造者是，省略抽象建造者、还可继续省略指挥者，让Builder角色扮演指挥者与建造者双重角色
  

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