【设计模式深度剖析】【4】【创建型】【建造者模式】| 类比选购汽车的过程，加深理解

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建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）也叫做生成器模式。
=>>>>>本文源码<<<<<==

概览

• 定义

  • 如何理解呢？
    • 类比选购汽车

• 4个角色

  • 代码示例

• 优点

• 使用场景

• 建造者模式示解析：构造笔记本电脑对象

定义

英文原话

Separate the construction of a complex object from its representation so that the same construction process can create different representations.

直译

将复杂对象的构造与其表示分离，以便相同的构造过程可以创建不同的表示。

如何理解呢？

建造者模式和单例模式、工厂模式一样，也属于创建型设计模式。

创建型模式抽象了实例化的过程，即对象创建的过程。

建造者模式将对象的建造过程给抽象出来了

建造模式的产品类有各种各样、复杂、可配置项，建造者就是抽象了所有可供客户调用的为产品对象进行配置的方法，最后提供一个返回产品实例的方法。

这样客户端（使用该类的就是该类客户端，就是导演者、指挥官角色）可以按需进行配置，调用相应的配置方法即可，最后所有所需要的配置都配置好，执行build()方法进行构造产品对象即可，这样客户就得到了一个自己所需的对象实例。

类比选购汽车

打个比方就是买车（汽车就是一个产品类），

但是裸车是可以选配各种配件的，

比如高级音响，高档皮质座椅、高端轮毂、车漆等等，这些配置你是可选的，

你选配（选配的过程就是调用建造者提供的各个可选的配置方法）好了

告诉（“告诉”这一动作就是执行build()方法）

4s店（就是建造者，他会为你提车），

最终你（你就是客户端，就是导演者、指挥者角色，告诉了建造者你的需求，并让建造者为你提供一个所需的产品实例）

获得了精心选配的爱车（该车就是客户按需获得的产品类实例，也就是你获得了一个你需要的产品对象）就会有这些配置。

4个角色

UML类图

1. 抽象建造者（Builder）角色

接口、或者抽象类，意在制定规范、统一标准（所有的具体建造者都按照我说的来做），具体的实现由实现类或子类（具体建造者）进行实现。

该角色规定了产品建造的各个可选配置（可按需配置），并提供一个构造对象的build()抽象方法。

2. 具体建造者（Concrete Builder）角色

对抽象构建者的实现。

持有一个产品对象属性，且该类提供多个方法可供外部选择调用，对该产品对象进行配置，然后对外提供一个build()方法，返回根据客户建造的产品对象。

这里和之前工厂模式区分开，简化理解，产品角色不分抽象产品角色和具体产品角色，只有一个产品类。复杂的场景再对产品类进行抽象。

其实本质上就是通过建造者将对象的建造过程给抽象了：建造者类内持有一个原始产品对象，客户（在这里的客户就是导演者、指挥者角色）可以按需配置，最终生产出所需产品对象。

3. 产品（Product）角色

该角色是建造中的复杂对象，有多种多样的、丰富的可配属性。

4. 导演者（Director）角色

即客户端，根据自己需要对要建造的对象进行配置，最后执行build()方法，获得产品实例。

代码示例

=>>>>>代码示例<<<<<==

1. 抽象建造者Builder.java

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder.proto;public abstract class Builder {// 设置产品的不同部分，以获得不同的产品public abstract void setPart1();public abstract void setPart2();public abstract void setPart3();// ......其他部件// 建造产品public abstract Product buildProduct();
}

2. 具体建造者ConcreteBuilder

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder.proto;public class ConcreteBuilder extends Builder {private Product product = new Product();@Overridepublic void setPart1() {// 为product配置部件1System.out.println("set part 1 for the product.");}@Overridepublic void setPart2() {// 为product配置部件2System.out.println("set part 2 for the product.");}@Overridepublic void setPart3() {// 为product配置部件3System.out.println("set part 3 for the product.");}// ......配置其他部件// 建造一个产品@Overridepublic Product buildProduct() {return product;}
}

3. 导演者Director.java

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder.proto;public class Director {private Builder builder = new ConcreteBuilder();public Product build(){builder.setPart1();builder.setPart2();builder.setPart3();// ......其他部件return builder.buildProduct();}
}

4. 产品类Product.java

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder.proto;public class Product {// 产品类的业务处理方法// ...
}

5. 测试类：DemoTest.java

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder.proto;public class DemoTest {public static void main(String[] args) {Director director = new Director();Product product = director.build();}
}/* Output:
set part 1 for the product.
set part 2 for the product.
set part 3 for the product.
*///:~

优点

建造者模式的优点有以下几个方面。

1. 封装性，使用建造者模式可以使客户端不必知道产品内部组成的细节。
2. 建造者独立，容易扩展.
3. 便于控制细节风险，由于具体的建造者是独立的，因此可以对建造过程逐步细化，而不对其他的模块产生任何影响。

使用场景

使用建造者模式的典型场景如下。

1. 相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的结果时，可以采用建造者模式。
2. 多个部件或零件，都可以装配到一个对象中，但是产生的运行结果又不相同时，则可以使用该模式。
3. 产品类非常复杂，或者产品类中的方法调用顺序不同产生了不同的效果，这个时候使用建造者模式。
4. 在对象创建过程中会使用到系统的一些其他对象，这些对象在产品对象的创建过程中不易得到时，也可以采用建造者模式封装该对象的创建过程。该种场景只能是一个补偿方法，因为一个对象不容易获得，而在设计阶段没有发现，要通过创建者模式柔化创建过程，本身已经违反设计的最初目标。

• [注]：建造者模式关注的是零件类型和装配工艺顺序，这是与工厂方法模式最大的不同之处，虽然同为创建类模式，但是重点不同。

建造者模式示解析：构造笔记本电脑对象

源码

=>>>>>代码示例<<<<<==

类图

• 产品类可以对产品进行抽象（抽象类），抽象（定义）共有属性，具体产品特有属性在具体产品中在声明
• 具体产品继承抽象产品类，某具体产品独有的属性在具体产品类中声明
• 抽象建设者不仅提供设置产品实例公共属性的方法，还要声明个别产品自己独有的属性设置方法
• 具体建设者可以不止一个（用于构建不同的产品），但都要实现抽象构建者的接口，每个具体产品对应一个具体建设者。

1. 抽象建造者：ComputerBuilder.java

注意有的笔记本有独立显卡，有的笔记本没有独立显卡，因此配置独显是个别产品独有的

但是，抽象建造者也需要声明（规定）该属性的配置方法。

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder;public interface ComputerBuilder {void buildCpu();//配置CPUvoid buildRam();//配置内存void buildHardDisk();//配置硬盘void buildGraphicCard();//***|配置显卡|****void buildMonitor();//配置显示器void buildOs();//配置操作系统Computer build();//得到配置好的计算机
}

2. 具体建造者

2.1 具体的某型号电脑建造者： T410Builder.java（建造T410）

T410有配备独显

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder;public class T410Builder implements ComputerBuilder {private T410 computer = new T410();@Overridepublic void buildCpu() {computer.setCpu("i5-450");}@Overridepublic void buildRam() {computer.setRam("4G 1333MHz");}@Overridepublic void buildHardDisk() {computer.setHardDisk("500GB 7200转");}@Overridepublic void buildGraphicCard() {computer.setGraphicCard("Nvidia NVS 3100M");//***配置独显***}@Overridepublic void buildMonitor() {computer.setMonitor("14英寸 1280*800");}@Overridepublic void buildOs() {computer.setOs("Windows 7 旗舰版");}@Overridepublic T410 build() {return computer;}
}

2.2 具体的某型号电脑建造者： X201Builder.java（建造X201）

X201没有独显

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder;public class X201Builder implements ComputerBuilder {private X201 computer = new X201();@Overridepublic void buildCpu() {computer.setCpu("i3-350");}@Overridepublic void buildRam() {computer.setRam("2G 1333MHz");}@Overridepublic void buildHardDisk() {computer.setHardDisk("250GB 5400转");}@Overridepublic void buildGraphicCard() {// 无显卡// X201没有独立显卡，没有独显属性，不用操作}@Overridepublic void buildMonitor() {computer.setMonitor("12英寸 1280*800");}@Overridepublic void buildOs() {computer.setOs("Windows 7 Home版");}@Overridepublic X201 build() {return computer;}
}

3. 抽象产品类：Computer.java

对电脑配置进行抽象

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder;import lombok.Data;@Data
public abstract class Computer {private String type;private String cpu;private String ram;private String hardDisk;private String monitor;private String os;
}

4. 具体产品类

4.1 具体的某型号电脑产品类：T410.java

该机型配备独显属性

继承了抽象产品类的所有属性，并声明了特有的属性-显卡

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder;import lombok.Getter;
import lombok.Setter;public class T410 extends Computer {@Getter@Setterprivate String graphicCard; //***有独显***public T410() {this.setType("ThinkPad T410i");}@Overridepublic String toString() {return "型号：\t" + this.getType() + "\nCPU：\t" + this.getCpu()+ "\n内存：\t" + this.getRam() + "\n硬盘：\t" + this.getHardDisk()+ "\n显卡：\t" + this.getGraphicCard() + "\n显示器：\t" + this.getMonitor()+ "\n操作系统：\t" + this.getOs();}
}

4.2 具体的某型号电脑产品类：X201.java

该机型没有配备独显属性

继承了抽象产品类的所有属性，并且没有自己特有的属性

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder;public class X201 extends Computer {public X201() {this.setType("ThinkPad X201i");}@Overridepublic String toString() {return "型号：\t" + this.getType() + "\nCPU：\t" + this.getCpu()+ "\n内存：\t" + this.getRam() + "\n硬盘：\t" + this.getHardDisk()+ "\n显示器：\t" + this.getMonitor()+ "\n操作系统：\t" + this.getOs();}
}

5. 导演者、指挥官、客户端类：ComputerDirector.java

之所以提供多个名字，意在方便理解。其实就是建造者的客户端，用来告诉建造者如何构造对象，并进行构建。

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder;public class ComputerDirector {ComputerBuilder builder;public T410 constructT410() {builder = new T410Builder();builder.buildCpu();builder.buildRam();builder.buildHardDisk();builder.buildGraphicCard();builder.buildMonitor();builder.buildOs();return (T410) builder.build();}public X201 constructX210() {builder = new X201Builder();builder.buildCpu();builder.buildRam();builder.buildHardDisk();builder.buildMonitor();builder.buildOs();return (X201) builder.build();}
}

6. 测试类：DemoTest.java

package com.polaris.designpattern.list1.creational.pattern4.builder;public class DemoTest {public static void main(String[] args) {ComputerDirector director = new ComputerDirector();Computer t410 = director.constructT410();System.out.println(t410);System.out.println("--------------------------");Computer x210 = director.constructX210();System.out.println(x210);}
}/* Output:型号：	ThinkPad T410i
CPU：	i5-450
内存：	4G 1333MHz
硬盘：	500GB 7200转
显卡：	Nvidia NVS 3100M
显示器：	14英寸 1280*800
操作系统：	Windows 7 旗舰版
--------------------------
型号：	ThinkPad X201i
CPU：	i3-350
内存：	2G 1333MHz
硬盘：	250GB 5400转
显示器：	12英寸 1280*800
操作系统：	Windows 7 Home版*///~

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