设计模式之构建者模式（十一）

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在软件开发过程中有时需要创建一个复杂的对象，这个复杂对象通常由多个子部件按一定的步骤组合而成。利用构建者模式可以很好地描述复杂对象的创建。构建者模式也称建造者模式。

构建者模式的意图是将类的构建逻辑转移到类的实例化外部。

构建者的结构

构建者模式的主要角色如下。

  • 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滅部件。
  • 抽象构建者（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()。
  • 具体构建(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。

其结构图如下图所示。
构建者模式结构图

构建者的实现

产品角色：包含多个组成部件的复杂对象。

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class Product
{
    private String partA;
    private String partB;
    private String partC;
    public void setPartA(String partA)
    {
        this.partA=partA;
    }
    public void setPartB(String partB)
    {
        this.partB=partB;
    }
    public void setPartC(String partC)
    {
        this.partC=partC;
    }
    public void show()
    {
        //显示产品的特性
    }
}

抽象构建者：包含创建产品各个子部件的抽象方法。

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abstract class Builder
{
    //创建产品对象
    protected Product product=new Product();
    public abstract void buildPartA();
    public abstract void buildPartB();
    public abstract void buildPartC();
    //返回产品对象
    public Product getResult()
    {
        return product;
    }
}

具体构建者：实现了抽象构建者接口。

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public class ConcreteBuilder extends Builder
{
    public void buildPartA()
    {
        product.setPartA("建造 PartA");
    }
    public void buildPartB()
    {
        product.setPartA("建造 PartB");
    }
    public void buildPartC()
    {
        product.setPartA("建造 PartC");
    }
}

指挥者：调用构建者中的方法完成复杂对象的创建。

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class Director
{
    private Builder builder;
    public Director(Builder builder)
    {
        this.builder=builder;
    }
    //产品构建与组装方法
    public Product construct()
    {
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB();
        builder.buildPartC();
        return builder.getResult();
    }
}

测试：

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public class Client
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Builder builder=new ConcreteBuilder();
        Director director=new Director(builder);
        Product product=director.construct();
        product.show();
    }
}

常见案例及应用场景

常见案例：Java中的StringBuilder类。
应用场景：

  • 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。

总结

构建者模式将复杂对象的构建逻辑从对象本身抽离了出来，这样能够简化复杂的对象。
构建者模式的主要优点：

  • 各个具体的建造者相互独立，有利于系统的扩展。
  • 客户端不必知道产品内部组成的细节，便于控制细节风险。

其缺点如下：

  • 产品的组成部分必须相同，这限制了其使用范围。
  • 如果产品的内部变化复杂，该模式会增加很多的建造者类。

需要注意的是，构建者模式和工厂模式的关注点有所不同：建造者模式注重零部件的组装过程，而工厂方法模式更注重零部件的创建过程，但两者可以结合使用。

在应用过程中可以根据需要改变，如果创建的产品种类只有一种，只需要一个具体建造者，这时可以省略掉抽象建造者，甚至可以省略掉以上结构图中的指挥者角色。