前言
前面已经学习了创建型模式：简单工厂模式（不是23种设计模式之一）、工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、原型模式
接下来最后一种创建型模式：建造者模式
目录
模式动机
建造者模式可以将部件和其组装过程分开，一步一步创建一个复杂的对象。用户只需要指定复杂对象的类型就可以得到该对象，而无须知道其内部的具体构造细节
建造者模式
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。根据中文翻译的不同，建造者模式又可以称为生成器模式
结构
建造者模式有4个角色：
-
产品角色（Product）：它是包含多个组成部件的复杂对象，由具体建造者来创建其各个部件
-
抽象建造者（Builder）：它是一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口，通常还包含一个返回复杂产品的方法 getResult()
-
具体建造者(Concrete Builder）：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法
-
指挥者（Director）：它调用建造者对象中的部件构造与装配方法完成复杂对象的创建，在指挥者中不涉及具体产品的信息
具体实现
完成上面这个汽车的组装，其中有建造者模式的四个角色和一个客户类
package com.company.DesignPatterns;
//产品角色
class Produce{
//组件：轮胎
private String Wheel;
//组件：方向盘
private String SteeringWheel;
//组件：发动机
private String Engine;
public void setWheel(String wheel) {
Wheel = wheel;
}
public void setSteeringWheel(String steeringWheel) {
SteeringWheel = steeringWheel;
}
public void setEngine(String engine) {
Engine = engine;
}
@Override
public String toString() {
return "Produce{" +
"Wheel='" + Wheel + '\'' +
", SteeringWheel='" + SteeringWheel + '\'' +
", Engine='" + Engine + '\'' +
'}';
}
}
//抽象建造者角色
abstract class Builder {
//产品对象
protected Produce produce=new Produce();
//组件对象
public abstract void buildWheel();
public abstract void buildSteeringWheel();
public abstract void buildEngine();
//返回最终产品
public Produce getResult(){
return produce;
}
}
//具体建造者
class ConcreteBuilder extends Builder{
@Override
public void buildWheel() {
produce.setWheel("建造宝马轮子");
}
@Override
public void buildSteeringWheel() {
produce.setSteeringWheel("建造宝马方向盘");
}
@Override
public void buildEngine() {
produce.setEngine("建造宝马发动机");
}
}
//指挥者
class Director{
private Builder builder;
public Director(Builder builder){
this.builder=builder;
}
public Produce construct(){
builder.buildWheel();
builder.buildSteeringWheel();
builder.buildEngine();
return builder.getResult();
}
}
//客户类
public class Client{
public static void main(String[] args){
Director director=new Director(new ConcreteBuilder());
System.out.print(director.construct());
}
}
可以看出指挥者的作用：
-
隔离了客户与生产过程
-
负责控制产品的生成过程。指挥者针对抽象建造者编程，客户端只需要知道具体建造者的类型，即可通过指挥者类调用建造者的相关方法，返回一个完整的产品对象
建造者模式的优缺点
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
- 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
- 增加新的具体建造者无须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”
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，则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
模式适用环境
- 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
- 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
常见应用
- JavaMail
//由邮件会话对象新建一个邮件消息对象
MimeMessage message=new MimeMessage(session);
//设置邮件地址
InternetAddress from=new InternetAddress("[email protected]");
message.setFrom(from);//设置发件人
InternetAddress to=new InternetAddress(to_mail);
message.setRecipient(Message.RecipientType.TO,to);//设置收件人，并设置其接收类型为TO
message.setSubject(to_title);//设置主题
message.setText(to_content);//设置信件内容
message.setSentDate(new Date());//设置发信时间
message.saveChanges();//存储邮件信息
Transport transport=session.getTransport("smtp");
transport.connect("smtp.test.com","test","test");
transport.sendMessage(message,message.getAllRecipients());
- 游戏软件中的人物、地图等
地图包括天空、地面、背景等组成部分，人物角色包括人体、服装、装备等组成部分，通过不同的具体建造者创建不同类型的地图或人物
模式扩展
模式简化
如果系统中只需要一个具体建造者的话，可以省略掉抽象建造者；
如果抽象建造者角色已经被省略掉，那么还可以省略指挥者角色，让Builder角色扮演指挥者与建造者双重角色
简化上面的例子：
package com.company.DesignPatterns;
//简化建造者模式
//产品角色
class SimpleProduce{
//组件：轮胎
private String Wheel;
//组件：方向盘
private String SteeringWheel;
//组件：发动机
private String Engine;
public void setWheel(String wheel) {
Wheel = wheel;
}
public void setSteeringWheel(String steeringWheel) {
SteeringWheel = steeringWheel;
}
public void setEngine(String engine) {
Engine = engine;
}
@Override
public String toString() {
return "Produce{" +
"Wheel='" + Wheel + '\'' +
", SteeringWheel='" + SteeringWheel + '\'' +
", Engine='" + Engine + '\'' +
'}';
}
}
//具体建造者
class SimpleConcreteBuilder{
protected SimpleProduce produce;
public SimpleConcreteBuilder builder;
public SimpleConcreteBuilder(SimpleProduce produce) {
this.produce=produce;
}
public void buildWheel() {
produce.setWheel("建造宝马轮子");
}
public void buildSteeringWheel() {
produce.setSteeringWheel("建造宝马方向盘");
}
public void buildEngine() {
produce.setEngine("建造宝马发动机");
}
public SimpleProduce getResult(){
return produce;
}
//替代指挥者
public SimpleProduce construct(){
buildWheel();
buildSteeringWheel();
buildEngine();
return getResult();
}
}
//客户类
public class SimpleClient{
public static void main(String[] args){
SimpleProduce produce=new SimpleProduce();
SimpleConcreteBuilder builder=new SimpleConcreteBuilder(produce);
System.out.print(builder.construct());
}
}
建造者模式与抽象工厂模式的比较
- 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，而抽象工厂模式返回一系列相关的产品，这些产品位于不同的产品等级结构，构成了一个产品族。
- 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，包括对象的组装过程和建造步骤，它侧重于一步步构造一个复杂对象，返回一个完整的对象。
- 如果将抽象工厂模式看成汽车配件生产工厂，生产一个产品族的产品，那么建造者模式就是一个汽车组装工厂，通过对部件的组装可以返回一辆完整的汽车
总结
- 建造者模式的作用是通过一个个组件对象拼装成一个复杂的对象
- 建造者模型结构有4个角色：产品角色、抽象建造者、具体建造者、指挥者
- 指挥者隔离了用户与生产过程并负责控制生产过程
- 建造者模式主要的优点是：客户不必知道产品内部组成的细节，通过指挥者就可以完成产品生产，每个具体建造者都相对独立，便于系统扩展
- 建造者模式主要的缺点是：创建的产品一般具有较多的共同点，其使用范围受到一定的限制
- 建造者模式适用于： 创建的对象较复杂，由多个部件构成，各部件面临着复杂的变化，但构件间的建造顺序是稳定的；创建复杂对象的算法独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式，即产品的构建过程和最终的表示是独立的
