7、设计模式-创建型模式-建造者模式

建造者模式

建造者模式是较为复杂的创建型模式

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

客户端无须知道复杂对象内部组成部分与装配方式

只需要知道所需要建造者类型即可

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，增加方便，无须修改已有代码，系统的扩展性好

定义：

将一个复杂对象的构造与它的表示分离

使得同样的构建过程可以创建不同的表示

是一种对象创建型模式

图构：

角色：

Builder（抽象建造者）：它为创建一个产品Product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()，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，定义并明确它所创建的复杂对象，也可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。

Product（产品角色）：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。客户端一般只需要与指挥者进行交互，在客户端确定具体建
造者的类型，并实例化具体建造者对象（也可以通过配置文件和反射机制），然后通过指挥
者类的构造函数或者Setter方法将该对象传入指挥者类中。

建造者模式与抽象工厂模式有点相似

建造者模式返回一个完整的复杂产品

抽象工厂模式返回一系列相关的产品

抽象工厂模式中，客户端通过选择具体工厂来生成所需对象

建造者模式中，客户端通过指定具体建造者类型并指导Director类如何去生成对象侧重于一步步构造一个复杂对象，然后将结果返回。

事例：

游戏使用建造者模式实现游戏角色的创建

复杂角色：

public class Actor {

    private String type; //角色类型
    private String sex; //性别
    private String face; //脸型
    private String costume; //服装
    private String hairstyle; //发型

    public void setType(String type) {
        this.type = type;
    }
    public void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }
    public void setFace(String face) {
        this.face = face;
    }
    public void setCostume(String costume) {
        this.costume = costume;
    }
    public void setHairstyle(String hairstyle) {
        this.hairstyle = hairstyle;
    }
    public String getType() {
        return (this.type);
    }
    public String getSex() {
        return (this.sex);
    }
    public String getFace() {
        return (this.face);
    }
    public String getCostume() {
        return (this.costume);
    }
    public String getHairstyle() {
        return (this.hairstyle);
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Actor{" +
                "type='" + type + '\'' +
                ", sex='" + sex + '\'' +
                ", face='" + face + '\'' +
                ", costume='" + costume + '\'' +
                ", hairstyle='" + hairstyle + '\'' +
                '}';
    }
}

//抽象建造者
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();

    //工厂方法，返回一个完整的游戏角色对象
    public Actor createActor()
    {
        return actor;
    }
}

//具体建造者
public class HeroBuilder extends ActorBuilder {
    @Override
    public void buildType() {
        actor.setType("MrChengs");
    }
    @Override
    public void buildSex() {
        actor.setSex("boy");
    }
    @Override
    public void buildFace() {
        actor.setFace("圆脸");
    }
    @Override
    public void buildCostume() {
        actor.setCostume("盔甲");
    }
    @Override
    public void buildHairstyle() {
        actor.setHairstyle("光头");
    }
}

//具体建造者
public class AngleBuilder extends ActorBuilder {
    @Override
    public void buildType() {
        actor.setType("MrChengs");
    }
    @Override
    public void buildSex() {
        actor.setSex("girl");
    }
    @Override
    public void buildFace() {
        actor.setFace("圆脸");
    }
    @Override
    public void buildCostume() {
        actor.setCostume("连衣裙");
    }
    @Override
    public void buildHairstyle() {
        actor.setHairstyle("长发");
    }
}

//指挥者
public class ActorController {

    public Actor construct(ActorBuilder ab){
      Actor actor;

      ab.buildCostume();
      ab.buildFace();
      ab.buildHairstyle();
      ab.buildSex();
      ab.buildType();

      actor = ab.createActor();
      return actor;

    }
}

public class client {

    public static void main(String[] args) {
        //针对抽象建造者编程
        ActorBuilder ab;
        ab = new AngleBuilder();
　　　　　//实例化指挥者类
        ActorController ac = new ActorController();

        Actor actor ;
        actor = ac.construct(ab);

        System.out.println(actor.toString());
    }
}

此时的结构：

客户端只需要实例化指挥者类

指挥者类针对抽象建造者进行编程

客户端根据需要传入的具体建造者类型

指挥者将知道具体的建造者一步一步构成一个完整的产品

相同 的构造过程可以创建不同的产品

如果需要增加新角色，可以增加一个新的具体角色建造者类作为抽象角色建造者的子类，再修改配置文
件即可，原有代码无须修改，完全符合“开闭原则”。

省略Director

在有些情况下，为了简化系统结构，可以将Director和抽象建造者Builder进行合并，在Builder
中提供逐步构建复杂产品对象的construct()方法。由于Builder类通常为抽象类，因此可以将
construct()方法定义为静态(static)方法。

//抽象建造者
abstract class ActorBuilder {

    protected static Actor actor = new Actor();

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

    public  static Actor construct(ActorBuilder ab){
        ab.buildType();
        ab.buildSex();
        ab.buildHairstyle();
        ab.buildFace();
        ab.buildCostume();

        return  actor;
    }
}

public class client {

    public static void main(String[] args) {
        //针对抽象建造者编程
        ActorBuilder ab;
        ab = new AngleBuilder();

        Actor actor ;
        actor = ActorBuilder.construct(ab);
        System.out.println(actor);
    }
}

 

 此时的图构：

此时还可以进一步简化

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();
　　public Actor construct()
　　{
　　　　this.buildType();
　　　　this.buildSex();
　　　　this.buildFace();
　　　　this.buildCostume();
　　　　this.buildHairstyle();
　　　　return actor;
　　}
}

钩子方法引入

建造者模式除了逐步构建一个复杂产品对象外，还可以通过Director类来更加精细地控制产品
的创建过程，例如增加一类称之为钩子方法(HookMethod)的特殊方法来控制是否对某个
buildPartX()的调用。

钩子方法的返回类型通常为boolean类型，方法名一般为isXXX()，钩子方法定义在抽象建造者
类中。

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();
　　//钩子方法
　　public boolean isBareheaded()
　　{
　　　　return false;
　　}
　　public Actor createActor()
　　{
　　　　return actor;
　　}
}

class HeroBuilder extends ActorBuilder
{
　　public void buildType()
　　{
　　　　actor.setType("MrChengs");
　　}
　　public void buildSex()
　　{
　　　　actor.setSex("boy");
　　}
　　public void buildFace()
　　{
　　　　actor.setFace("nice");
　　}
　　public void buildCostume()
　　{
　　　　actor.setCostume("盔甲");
　　}
　　public void buildHairstyle()
　　{
　　　　actor.setHairstyle("光头");
　　}
　　//覆盖钩子方法
　　public boolean isBareheaded()
　　{
　　　　return true;
　　}
}

指挥者：

class ActorController
{
　　public Actor construct(ActorBuilder ab)
　　{
　　　　Actor actor;
　　　　ab.buildType();
　　　　ab.buildSex();
　　　　ab.buildFace();
　　　　ab.buildCostume();

　　　　//通过钩子方法来控制产品的构建
　　　　if(!ab.isBareheaded())
　　　　{
　　　　　　ab. buildHairstyle();
　　　　}
　　　　　　actor=ab.createActor();
　　　　return actor;
}
}

优点：

(1) 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。

(2) 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，因此可以很方便地替换具体

建造者或增加新的具体建造者，用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象。由于

指挥者类针对抽象建造者编程，增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，系统扩展方

便，符合“开闭原则”

(3) 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中，使得

创建过程更加清晰，也更方便使用程序来控制创建过程。

缺点：

(1) 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，例如很多组成部分都不相同，不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的

限制。

(2) 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，导致

系统变得很庞大，增加系统的理解难度和运行成本。

适用场景：

(1) 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属性。

(2) 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。

(3) 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。

(4) 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。

HeroBuilder