设计模式笔记 - 建造者模式（Builder Pattern）

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，用户无需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。

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模式结构

建造者模式包含如下角色：

• Builder - 抽象建造者 - 定义了产品的创建方法和返回方法
• ConcreteBuilder - 具体建造者
• Director - 指挥者 - 隔离了客户与生产过程，并负责控制产品的生成过程
• Product - 产品角色

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模式实例

/*
 * 本例为McDonald's中超值套餐系列构造。虽然不同的超值套餐都自己不同的特点，但是总体的构造成分都是一致的，主食（汉堡）以及饮料（可乐）等。
 */
// Product - 产品角色
public class ValueMeal {
  	private Meal meal;
  	private Drink drink;
  
  	public void setMeal(Meal meal) {
      	this.meal = meal;
  	}
  
  	public void setDrink(Drink drink) {
      	this.drink = drink;
  	}
  
  	public Meal getMeal(Meal meal) {
      	return this.meal;
  	}
  
  	public Drink getDrink(Drink drink) {
      	return this.drink;
  	}
}

// Builder - 抽象建造者
public interface class valueMealBuilder {
  	public void buildMeal(Meal meal);
  	public void buildDrink(Drink drink);
  	public ValueMeal getValueMeal(); 
}

// ConcreteBuilder - 具体建造者
// 麦辣鸡腿堡
public class McCrispyPackage implements valueMealBuilder {
  	private ValueMeal valueMeal = new ValueMeal();
  	
  	public void buildMeal() {
      	valueMeal.setMeal(new McCrispyChickenBurger());
  	}
  
  	public void buildDrink() {
      	valueMeal.setDrink(new CocaCola());
  	}
  
  	public ValueMeal getValueMeal() {
      	return this.valueMeal;
  	} 
}

// ConcreteBuilder - 具体建造者
// 巨无霸
public class BigMacPackage implements valueMealBuilder {
  	private ValueMeal valueMeal = new ValueMeal();
  	
  	public void buildMeal() {
      	valueMeal.setMeal(new BigMac());
  	}
  
  	public void buildDrink() {
      	valueMeal.setDrink(new CocaCola());
  	}
  
  	public ValueMeal getValueMeal() {
      	return this.valueMeal;
  	} 
}

// Direct - 指挥者
public class McDonaldWaiter {
  	private ValueMealBuilder valueMealBuilder;
  	
  	public McDonaldWaiter(ValueMealBuilder valueMealBuilder) {
      	this.valueMealBuilder = valueMealBuilder;
  	}
  	
  	public void construct() {
      	valueMealBuilder.buildMeal();
      	valueMealBuilder.buildDrink();
  	}
  
  	public ValueMeal getValueMeal() {
      	valueMealBuilder.getValueMeal();
  	}
  
  	public void setValueMealBuilder(ValueMealBuilder valueMealBuilder) {
      	this.valueMealBuilder = valueMealBuilder;
  	}
}

// 测试类
public class Test {
  	public static void main(String[] args) {
      	ValueMealBuilder mcCrispyPackage = new McCrispyPackage();
      	McDonaldWaiter waiter = new McDonaldWaiter(mcCrispyPackage);
      
      	waiter.construct();
      	ValueMeal mcCrispy = waiter.getValueMeal();
  	}
}

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模式分析

• 建造者模式的重心在于分离构建算法和具体的构造实现，从而使得构建算法可以重用，具体的构造实现可以方便地扩展和切换，从而可以灵活地组合来构造出不同的产品对象。
• 增加新的具体建造者无需修改原有类库的代码，指挥者类针对抽象建造者类编程，系统扩展方便，符合“开闭原则”。
• 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较大，则不适合使用建造者模式，因此其适用范围受到一定的限制。

建造者模式的优点：

• 在建造者模式中，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，而与其他的具体建造者无关，因此很方便地替换不同的具体建造者或增加新的具体建造者。
• 可以更加精细地控制产品的创建过程。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法当中，使得构建者可以更加专注于逻辑处理部分。

建造者模式的缺点：

• 如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，增加系统复杂度，难以维护。

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模式应用

• 在游戏软件设计中，不同的地图包括天空、地面和背景等组成部分，不同的人物也包括身体，服装和装备等组成部分，可以利用建造者模式对其设计，通过不同的具体建造者创建不同类型的地图或人物。

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与抽象工厂模式的对比：

• 与抽象工厂模式相比，建造者模式返回一个组装好的完整产品，可以类比于汽车组装工厂。而抽象工厂模式返回一系列的相关产品，这些产品位于不同的产品等级结构，构成了一个产品族，可以类比于汽车配件生产工厂。
• 在抽象工厂模式中，客户端实例化工厂类，然后调用工厂方法获取所需产品对象，而在建造者模式中，客户端可以不直接调用具体建造者的相关方法，而是通过指挥者类来指导如何生成对象，它侧重于如何一步步构建一个复杂对象，返回一个完整的对象。

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参考资料：

[1] https://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/creational_patterns/builder.html

[2] http://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/04/07/2433939.html