#说明
本文中的代码使用的IDE是Android的Android Studio,本文中的代码在Elicpse上基本一致。
存在的不同有2处:
(1)日志输出.Elicpse使用的是System.out.println,而Android Studio使用的是 Log.e(或Log.i等等)
(2)代码执行开始: Elicpse是在public static void main(String[] args) {} 方法中 ，而Android Studio是在 MainActivity.class的 onCreate（）方法中 。
#一.需求永远是在变化的
又是一个周三，快要下班了，老大突然拉住我，喜滋滋地告诉我：“××公司很满意我们做的模型，又签订了一个合同，把奔驰、宝马的车辆模型都交给我们公司制作了，不过这次又额外增加了一个新需求：汽车的启动、停止、喇叭声音、引擎声音都由客户自己控制，他想什么顺序就什么顺序，这个没问题吧？”
那任务又是一个时间紧、工程量大的项目，为什么是“又”呢？因为基本上每个项目都是如此，我该怎么来完成这个任务呢？
首先，我们分析一下需求，奔驰、宝马都是一个产品，它们有共有的属性，××公司关心的是单个模型的运行过程：奔驰模型A是先有引擎声音，然后再响喇叭；奔驰模型B是先启动起来，然后再有引擎声音，这才是××公司要关心的。那到我们老大这边呢，就是满足人家的要求，要什么顺序就立马能产生什么顺序的模型出来。我就负责把老大的要求实现出来， 而且还要是批量的，也就是说××公司下单订购宝马A车模，我们老大马上就找我“生产一个这样的车模，启动完毕后，喇叭响一下”，然后我们就准备开始批量生产这些模型。由我生产出N多个奔驰和宝马车辆模型，这些车辆模型都有run()方法，但是具体到每一个模型的run()方法中间的执行任务的顺序是不同的，老大说要啥顺序，我就给啥顺序，最终客户买走后只能是既定的模型。好，需求还是比较复杂，我们先一个一个地解决，先从找一个最简单 的切入点——产品类，每个车都是一个产品，如下图所示:
类图比较简单，在CarModel中我们定义了一个setSequence方法，车辆模型的这几个动作要如何排布，是在这个ArrayList中定义的。然后run()方法根据sequence定义的顺序完成指定的顺序动作，与模板方法模式是不是非常类似？好，我们先看CarModel代码(CarModel.class)。
public abstract class CarModel {
//这个参数是各个基本方法执行的顺序
private ArrayList<String> sequence = new ArrayList<>();
/**
* 模型是启动开始跑了
*/
protected abstract void start();
//能发动，那还要能停下来，那才是真本事
protected abstract void stop();
//喇叭会出声音，是滴滴叫，还是哔哔叫
protected abstract void alarm();
//引擎会轰隆隆的响，不响那是假的
protected abstract void engineBoom();
//那模型应该会跑吧，别管是人推的，还是电力驱动，总之要会跑
public void run() {
//循环一边，谁在前，就先执行谁
for (int i = 0; i < this.sequence.size(); i++) {
String actionName = this.sequence.get(i);
if (actionName.equalsIgnoreCase("start")) { //如果是start关键字，
this.start(); //开启汽车
} else if (actionName.equalsIgnoreCase("stop")) { //如果是stop关键字
this.stop(); //停止汽车
} else if (actionName.equalsIgnoreCase("alarm")) { //如果是alarm关键字
this.alarm(); //喇叭开始叫了
} else if (actionName.equalsIgnoreCase("engine boom")) { //如果是engine boom关键字
this.engineBoom(); //引擎开始轰鸣
}
}
}
//把传递过来的值传递到类内
public void setSequence(ArrayList<String> sequence) {
this.sequence = sequence;
}
CarModel的设计原理是这样的，setSequence方法是允许客户自己设置一个顺序，是要先启动响一下喇叭再跑起来，还是要先响一下喇叭再启动。对于一个具体的模型永远都固定的，但是对N多个模型就是动态的了。在子类中实现父类的基本方法，run()方法读取sequence，然后遍历sequence中的字符串，哪个字符串在先，就先执行哪个方法。
两个实现类分别实现父类的基本方法，奔驰模型(BenzModel.class)代码如下:
public class BenzModel extends CarModel {
private static final String TAG = "BenzModel";
@Override
protected void alarm() {
Log.e(TAG, "奔驰车的喇叭声音是这个样子的...");
}
@Override
protected void engineBoom() {
Log.e(TAG, "奔驰车的引擎室这个声音的...");
}
@Override
protected void start() {
Log.e(TAG, "奔驰车跑起来是这个样子的...");
}
@Override
protected void stop() {
Log.e(TAG, "奔驰车应该这样停车...");
}
}
宝马车模型(BMWModel.class)代码如下:
public class BMWModel extends CarModel {
private static final String TAG = "BMWModel";
@Override
protected void alarm() {
Log.e(TAG, "宝马车的喇叭声音是这个样子的......");
}
@Override
protected void engineBoom() {
Log.e(TAG, "宝马车的引擎室这个声音的...");
}
@Override
protected void start() {
Log.e(TAG, "宝马车跑起来是这个样子的...");
}
@Override
protected void stop() {
Log.e(TAG, "宝马车应该这样停车...");
}
}
两个产品的实现类都完成，我们来模拟一下××公司的要求：生产一个奔驰模型，要求跑的时候，先发动引擎，然后再挂挡启动，然后停下来，不需要喇叭。这个需求很容易满足， 我们增加一个场景类实现该需求，代码如下(MainActivity.class 中 case R.id.btn1:):
/**
* 客户告诉牛叉公司，我要这样一个模型，然后牛叉公司就告诉我老大
* 说要这样一个模型，这样一个顺序，然后我就来制造
*/
BenzModel benz = new BenzModel();
//存放run的顺序
ArrayList<String> sequence = new ArrayList<>();
//客户要求，run的时候时候先发动引擎
sequence.add("engine boom");
//启动起来
sequence.add("start");
//开了一段就停下来
sequence.add("stop");
//我们把这个顺序赋予奔驰车
benz.setSequence(sequence);
benz.run();
运行结果如下所示:
看，我们组装了这样的一辆汽车，满足了××公司的需求。但是想想我们的需求，汽车的动作执行顺序是要能够随意调整的。我们只满足了一个需求，还有下一个需求呀，然后是第二个宝马模型，只要启动、停止，其他的什么都不要；第三个模型，先喇叭，然后启动，然 后停止；第四个……直到把你逼疯为止，那怎么办？我们就一个一个地来写场景类满足吗？
不可能了，那我们要想办法来解决这个问题，有了！我们为每种模型产品模型定义一个建造者，你要啥顺序直接告诉建造者，由建造者来建造，于是乎我们就有了下图所示的类图。
#二.使用建造者模式
上图中,我们增加了一个CarBuilder抽象类，由它来组装各个车模，要什么类型什么顺序的车辆模型，都由相关的子类完成。首先编写CarBuilder代码，代码如下(CarBuilder.class)。
public abstract class CarBuilder {
//建造一个模型，你要给我一个顺序要，就是组装顺序
public abstract void setSequence(ArrayList<String> sequence);
//设置完毕顺序后，就可以直接拿到这个这两模型
public abstract CarModel getCarModel();
}
很简单，每个车辆模型都要有确定的运行顺序，然后才能返回一个车辆模型。奔驰车的组装者代码如下(BenzBuilder.class):
public class BenzBuilder extends CarBuilder {
private BenzModel benz = new BenzModel();
@Override
public CarModel getCarModel() {
return this.benz;
}
@Override
public void setSequence(ArrayList<String> sequence) {
this.benz.setSequence(sequence);
}
}
非常简单实用的程序，给定一个汽车的运行顺序，然后就返回一个奔驰车，简单了很 多。宝马车的组装与此相同，代码如下(BMWBuilder.class):
public class BMWBuilder extends CarBuilder {
private BMWModel bmw = new BMWModel();
@Override
public CarModel getCarModel() {
return this.bmw;
}
@Override
public void setSequence(ArrayList<String> sequence) {
this.bmw.setSequence(sequence);
}
}
两个组装者都完成了，我们再来看看××公司的需求如何满足，修改一下场景类，代码如下(MainActivity.class 中 case R.id.btn2:):
ArrayList<String> sequence = new ArrayList<String>(); //存放run的顺序
sequence.add("engine boom"); //客户要求，run的时候时候先发动引擎
sequence.add("start"); //启动起来
sequence.add("stop"); //开了一段就挺下来
//要一个奔驰车：
BenzBuilder benzBuilder = new BenzBuilder();
//把顺序给这个builder类，制造出这样一个车出来
benzBuilder.setSequence(sequence);
//制造出一个奔驰车
BenzModel benz = (BenzModel)benzBuilder.getCarModel();
//奔驰车跑一下看看
benz.run();
运行结果如下所示:
那如果我再想要个同样顺序的宝马车呢？很简单，再次修改一下场景类，代码如下(MainActivity.class 中 case R.id.btn2)
//这部分代码是上一个代码片的
//按照同样的顺序，我再要一个宝马
BMWBuilder bmwBuilder = new BMWBuilder();
bmwBuilder.setSequence(sequence);
BMWModel bmw = (BMWModel)bmwBuilder.getCarModel();
bmw.run();
运行结果如下所示:
看，同样运行顺序的宝马车也生产出来了，而且代码是不是比刚开始直接访问产品类 （Procuct）简单了很多。我们在做项目时，经常会有一个共识：需求是无底洞，是无理性 的，不可能你告诉它不增加需求就不增加，这4个过程（start、stop、alarm、engine boom）按 照排列组合有很多种，××公司可以随意组合，它要什么顺序的车模我就必须生成什么顺序的
车模，客户可是上帝！那我们不可能预知他们要什么顺序的模型呀，怎么办？封装一下，找一个导演，指挥各个事件的先后顺序，然后为每种顺序指定一个代码，你说一种我们立刻就 给你生产处理，好方法，厉害！我们先修改一下类图，如下图所示:
类图看着复杂了，但还是比较简单，我们增加了一个Director类，负责按照指定的顺序生产模型，其中方法说明如下：
● getABenzModel方法
组建出A型号的奔驰车辆模型，其过程为只有启动（start）、停止（stop）方法，其他的引擎声音、喇叭都没有。
● getBBenzModel方法
组建出B型号的奔驰车，其过程为先发动引擎（engine boom），然后启动，再然后停车，没有喇叭。
● getCBMWModel方法
组建出C型号的宝马车，其过程为先喇叭叫一下（alarm），然后启动，再然后是停车，引擎不轰鸣。
● getDBMWModel方法
组建出D型号的宝马车，其过程就一个启动，然后一路跑到黑，永动机，没有停止方法，没有喇叭，没有引擎轰鸣。
其他的E型号、F型号……可以有很多，启动、停止、喇叭、引擎轰鸣这4个方法在这个 类中可以随意地自由组合。Director类代码如下(Director.class):
public class Director {
private ArrayList<String> sequence = new ArrayList();
private BenzBuilder benzBuilder = new BenzBuilder();
private BMWBuilder bmwBuilder = new BMWBuilder();
/**
* A类型的奔驰车模型，先start,然后stop,其他什么引擎了，喇叭一概没有
*
* @return
*/
public BenzModel getABenzModel() {
//清理场景，这里是一些初级程序员不注意的地方
this.sequence.clear();
//这只ABenzModel的执行顺序
this.sequence.add("start");
this.sequence.add("stop");
//按照顺序返回一个奔驰车
this.benzBuilder.setSequence(this.sequence);
return (BenzModel) this.benzBuilder.getCarModel();
}
/**
* B型号的奔驰车模型，是先发动引擎，然后启动，然后停止，没有喇叭
*
* @return
*/
public BenzModel getBBenzModel() {
this.sequence.clear();
this.sequence.add("engine boom");
this.sequence.add("start");
this.sequence.add("stop");
this.benzBuilder.setSequence(this.sequence);
return (BenzModel) this.benzBuilder.getCarModel();
}
/**
* C型号的宝马车是先按下喇叭（炫耀嘛），然后启动，然后停止
*
* @return
*/
public BMWModel getCBMWModel() {
this.sequence.clear();
this.sequence.add("alarm");
this.sequence.add("start");
this.sequence.add("stop");
this.bmwBuilder.setSequence(this.sequence);
return (BMWModel) this.bmwBuilder.getCarModel();
}
/**
* D类型的宝马车只有一个功能，就是跑，启动起来就跑，永远不停止，牛叉
*
* @return
*/
public BMWModel getDBMWModel() {
this.sequence.clear();
this.sequence.add("start");
this.bmwBuilder.setSequence(this.sequence);
return (BMWModel) this.benzBuilder.getCarModel();
}
/*
* 这边很可以有很多方法，你可以先停止，然后再启动，或者一直停着不动，静态的嘛
* 导演类嘛，按照什么顺序是导演说了算
*/
}
有了这样一个导演类后，我们的场景类就更容易处理了，××公司要A类型的奔驰车1万 辆，B类型的奔驰车100万辆，C类型的宝马车1000万辆，D类型的不需要，非常容易处理， 代码如下所示(MainActivity.class 中 case R.id.btn3):
Director director = new Director();
//2辆A类型的奔驰车
for (int i = 0; i < 2; i++) {
director.getABenzModel().run();
}
//3辆B类型的奔驰车
for (int i = 0; i < 3; i++) {
director.getBBenzModel().run();
}
//4辆C类型的宝马车
for (int i = 0; i < 4; i++) {
director.getCBMWModel().run();
}
运行后的结果如下:
清晰、简单吧，我们写程序重构的最终目的就是：简单、清晰。代码是让人看的，不是 写完就完事了，我一直在教育我带的团队成员，Java程序不是像我们前辈写二进制代码、汇编一样，写完基本上就自己能看懂，别人看就跟看天书一样，现在的高级语言，要像写中文汉字一样，你写的，别人能看懂。这就是建造者模式。
#三. 建造者模式
1.建造者模式定义
建造者模式（Builder Pattern）也叫做生成器模式。
建造者模式的通用类图如下图所示：
在建造者模式中，有如下4个角色：
● Product产品类
通常是实现了模板方法模式，也就是有模板方法和基本方法，这个参考第10章的模板方法模式。例子中的BenzModel和BMWModel就属于产品类。
● Builder抽象建造者
规范产品的组建，一般是由子类实现。例子中的CarBuilder就属于抽象建造者。
● ConcreteBuilder具体建造者
实现抽象类定义的所有方法，并且返回一个组建好的对象。例子中的BenzBuilder和 BMWBuilder就属于具体建造者。
● Director导演类
负责安排已有模块的顺序，然后告诉Builder开始建造，在上面的例子中就是我们的老 大，××公司找到老大，说我要这个或那个类型的车辆模型，然后老大就把命令传递给我，我和我的团队就开始拼命地建造，于是一个项目建设完毕了。
建造者模式的通用源代码也比较简单，先看Product类，通常它是一个组合或继承（如模板方法模式）产生的类，模板代码如下:
public class Product {
public void doSomething(){
//独立业务处理
}
}
抽象建造者模板代码如下:
public abstract class Builder {
//设置产品的不同部分，以获得不同的产品
public abstract void setPart();
public abstract Product buildProduct();
}
其中，setPart方法是零件的配置，什么是零件？其他的对象，获得一个不同零件，或者 不同的装配顺序就可能产生不同的产品。具体的建造者模板代码如下:
public class ConcreteProduct extends Builder {
private Product product = new Product();
//设置产品零件
public void setPart(){
/* * 产品类内的逻辑处理 */
//组建一个产品
public Product buildProduct() {
return product;
}
}
需要注意的是，如果有多个产品类就有几个具体的建造者，而且这多个产品类具有相同接口或抽象类，参考我们上面的例子。
导演类模板代码如下:
public class Director {
private Builder builder = new ConcreteProduct();
//构建不同的产品
public Product getAProduct() {
builder.setPart();
/**
* 设置不同的零件，产生不同的产品
*/
return builder.buildProduct();
}
}
导演类起到封装的作用，避免高层模块深入到建造者内部的实现类。当然，在建造者模式比较庞大时，导演类可以有多个。
2.建造者模式的应用
###(1) 建造者模式的优点
● 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，如例子中我们就不需要关 心每一个具体的模型内部是如何实现的，产生的对象类型就是CarModel。
● 建造者独立，容易扩展
BenzBuilder和BMWBuilder是相互独立的，对系统的扩展非常有利。
● 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。
###(2) 建造者模式的使用场景
● 相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的事件结果时，可以采用建造者模式。
● 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。
● 产品类非常复杂，或者产品类中的调用顺序不同产生了不同的效能，这个时候使用建造者模式非常合适。
● 在对象创建过程中会使用到系统中的一些其他对象，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，而在设计阶段竟然没有发觉，而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。
###(3) 建造者模式的注意事项
建造者模式关注的是零件类型和装配工艺（顺序），这是它与工厂方法模式最大不同的地方，虽然同为创建类模式，但是注重点不同。
###(4) 建造者模式的扩展
已经不用扩展了，因为我们在汽车模型制造的例子中已经对建造者模式进行了扩展，引入了模板方法模式。可能大家会比较疑惑，为什么在其他介绍设计模式的书籍上创建者模式并不是这样说的？读者请注意，建造者模式中还有一个角色没有说明，就是零件，建造者怎么去建造一个对象？是零件的组装，组装顺序不同对象效能也不同，这才是建造者模式要表达的核心意义，而怎么才能更好地达到这种效果呢？引入模板方法模式是一个非常简单而有效的办法。
大家看到这里估计就开始犯嘀咕了，这个建造者模式和工厂模式非常相似呀，是的，非常相似，但是记住一点你就可以游刃有余地使用了：建造者模式最主要的功能是基本方法的调用顺序安排，也就是这些基本方法已经实现了，通俗地说就是零件的装配，顺序不同产生的对象也不同；而工厂方法则重点是创建，创建零件是它的主要职责，组装顺序则不是它关心的。
###(5)最佳实践
再次说明，在使用建造者模式的时候考虑一下模板方法模式，别孤立地思考一个模式，僵化地套用一个模式会让你受害无穷！如果你已经看懂本文举的例子，并认可这种建造者模式，那你就放心使用，比单独使用建造者高效、简洁得多。