（五)趣学设计模式 之 建造者模式！

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🌟了解原型模式请看： (四)趣学设计模式 之 原型模式！

这篇文章带你详细认识一下设计模式中的建造者模式

一、 啥是建造者模式？

建造者模式，就像组装乐高玩具 🧸！ 你有一堆零件，想要拼出一个复杂的模型，比如一辆汽车 🚗 或者一栋房子 🏠，但是直接拼太麻烦了，容易出错，而且不同的汽车和房子，拼装步骤可能不一样。 建造者模式就是把组装过程分解成一步一步的，每一步负责一部分，比如安装引擎、安装轮胎、刷油漆等等，每一步都由专门的工人（具体建造者）来完成，最后把所有部分组合起来，就得到了完整的模型！

• 对象创建过程复杂： 就像盖房子 🏠，需要打地基、砌墙、安装门窗、装修等等，一步都不能少，而且顺序也很重要！
• 需要灵活控制对象创建过程： 就像定制汽车 🚗，可以根据自己的喜好选择不同的引擎、轮胎、颜色等等，每个配置都会影响最终的汽车！
• 希望隐藏对象内部的构建细节： 就像吃汉堡 🍔，你只想吃，不想知道它是怎么做的，更不想知道厨师是怎么一步一步把汉堡做出来的！

二、 为什么要用建造者模式？

用建造者模式，好处多多：

• 分工明确： 每个建造者负责一部分，职责清晰，代码更易维护！ 就像盖房子，有专门的泥瓦匠砌墙，有专门的木匠安装门窗，每个人都只负责自己的部分，不会互相干扰！
• 灵活定制： 可以根据需要选择不同的建造者，创建不同配置的对象！ 就像定制汽车，可以选择不同的引擎、轮胎、颜色等等，最终得到一辆完全符合自己需求的汽车！
• 隐藏细节： 客户端不用关心对象的构建过程，只需要知道最终的结果！ 就像吃汉堡，你只需要知道汉堡很好吃，不用关心厨师是怎么一步一步把汉堡做出来的！
• 代码复用： 相同的构建步骤可以被不同的建造者复用！ 就像盖房子，不同的房子可能都需要打地基，这个步骤就可以被不同的建造者复用！

三、 建造者模式怎么实现？

建造者模式主要包含以下几个角色：

• 产品（Product）： 最终要创建的对象，就像乐高模型、汽车、房子等等！
• 抽象建造者（Builder）： 定义了构建产品的接口，就像乐高说明书、汽车设计图纸、房屋设计图纸等等！ 它规定了构建产品的各个步骤，但是具体的实现由具体建造者来完成！
• 具体建造者（ConcreteBuilder）： 实现了抽象建造者的接口，负责构建产品的各个部分，就像乐高工人、汽车工人、建筑工人等等！ 他们按照抽象建造者的规定，一步一步地构建产品！
• 指挥者（Director）： 负责安排构建的顺序，就像乐高设计师、汽车设计师、房屋设计师等等！ 他们知道构建产品的正确顺序，并指挥具体建造者按照这个顺序来构建产品！

代码示例：

// 1. 产品类 (Product)
class Computer {private String cpu; // CPUprivate String ram; // 内存private String hardDisk; // 硬盘private String graphicsCard; // 显卡// 设置 CPUpublic void setCpu(String cpu) {this.cpu = cpu;}// 设置 内存public void setRam(String ram) {this.ram = ram;}// 设置 硬盘public void setHardDisk(String hardDisk) {this.hardDisk = hardDisk;}// 设置 显卡public void setGraphicsCard(String graphicsCard) {this.graphicsCard = graphicsCard;}// 重写 toString 方法，方便打印电脑信息@Overridepublic String toString() {return "Computer{" +"cpu='" + cpu + '\'' +", ram='" + ram + '\'' +", hardDisk='" + hardDisk + '\'' +", graphicsCard='" + graphicsCard + '\'' +'}';}
}// 2. 抽象建造者 (Builder)
interface ComputerBuilder {void buildCpu(String cpu); // 构建 CPUvoid buildRam(String ram); // 构建 内存void buildHardDisk(String hardDisk); // 构建 硬盘void buildGraphicsCard(String graphicsCard); // 构建 显卡Computer build(); // 返回最终产品
}// 3. 具体建造者 (ConcreteBuilder)
class GamingComputerBuilder implements ComputerBuilder {private Computer computer = new Computer(); // 创建一个电脑对象// 构建 CPU@Overridepublic void buildCpu(String cpu) {computer.setCpu(cpu);}// 构建 内存@Overridepublic void buildRam(String ram) {computer.setRam(ram);}// 构建 硬盘@Overridepublic void buildHardDisk(String hardDisk) {computer.setHardDisk(hardDisk);}// 构建 显卡@Overridepublic void buildGraphicsCard(String graphicsCard) {computer.setGraphicsCard(graphicsCard);}// 返回最终产品@Overridepublic Computer build() {return computer;}
}// 4. 指挥者 (Director)
class ComputerDirector {private ComputerBuilder builder; // 依赖一个 ComputerBuilder// 构造函数，传入一个 ComputerBuilderpublic ComputerDirector(ComputerBuilder builder) {this.builder = builder;}// 构建电脑public Computer construct(String cpu, String ram, String hardDisk, String graphicsCard) {builder.buildCpu(cpu); // 构建 CPUbuilder.buildRam(ram); // 构建 内存builder.buildHardDisk(hardDisk); // 构建 硬盘builder.buildGraphicsCard(graphicsCard); // 构建 显卡return builder.build(); // 返回最终产品}
}// 5. 客户端使用
public class Client {public static void main(String[] args) {// 创建具体建造者GamingComputerBuilder gamingComputerBuilder = new GamingComputerBuilder();// 创建指挥者ComputerDirector computerDirector = new ComputerDirector(gamingComputerBuilder);// 构建电脑Computer gamingComputer = computerDirector.construct("Intel i9", "32GB", "1TB SSD", "Nvidia RTX 3080");// 打印电脑信息System.out.println("游戏电脑: " + gamingComputer);}
}

代码解释：

• Computer：产品类，表示电脑。 就像乐高模型，是最终要组装完成的东西！
• ComputerBuilder：抽象建造者，定义了构建电脑的接口。 就像乐高说明书，规定了组装电脑的各个步骤！
• GamingComputerBuilder：具体建造者，实现了 ComputerBuilder 接口，负责构建游戏电脑。 就像乐高工人，按照说明书一步一步地组装电脑！
• ComputerDirector：指挥者，负责安排构建的顺序。 就像乐高设计师，知道组装电脑的正确顺序，并指挥工人按照这个顺序来组装电脑！

输出结果：

游戏电脑: Computer{cpu='Intel i9', ram='32GB', hardDisk='1TB SSD', graphicsCard='Nvidia RTX 3080'}

分析：

客户端只需要告诉指挥者需要什么配置的电脑，指挥者会安排具体建造者一步一步地构建电脑，最后返回完整的电脑对象。 客户端不需要关心电脑是怎么一步一步组装起来的，只需要知道最终的结果！

四、 建造者模式的应用场景

• 创建复杂的对象： 就像创建汽车 🚗、房子 🏠、飞机 ✈️ 等等，需要多个步骤才能完成，而且每个步骤都很复杂！
• 需要灵活控制对象创建过程： 就像定制家具 🪑，可以根据自己的喜好选择不同的材料、颜色和尺寸，最终得到一件完全符合自己需求的家具！
• 需要隐藏对象内部的构建细节： 就像制作蛋糕 🎂，你只想吃，不想知道它是怎么做的，更不想知道厨师是怎么一步一步把蛋糕做出来的！
• 需要创建不同表示的对象： 就像创建不同风格的房子 🏘️，可以使用不同的建造者来创建，比如现代风格的房子、古典风格的房子等等！

五、 建造者模式的优点和缺点

优点：

• 分工明确： 每个建造者负责一部分，职责清晰，代码更易维护！ 就像一个团队，每个人都只负责自己的部分，不会互相干扰，提高了工作效率！
• 灵活定制： 可以根据需要选择不同的建造者，创建不同配置的对象！ 就像定制汽车，可以选择不同的引擎、轮胎、颜色等等，最终得到一辆完全符合自己需求的汽车！
• 隐藏细节： 客户端不用关心对象的构建过程，只需要知道最终的结果！ 就像吃汉堡，你只需要知道汉堡很好吃，不用关心厨师是怎么一步一步把汉堡做出来的！
• 代码复用： 相同的构建步骤可以被不同的建造者复用！ 就像盖房子，不同的房子可能都需要打地基，这个步骤就可以被不同的建造者复用，减少了代码的重复！
• 易于扩展： 可以很容易地添加新的建造者，来创建新的对象类型！ 就像乐高玩具，可以不断推出新的模型，只需要添加新的乐高说明书和乐高工人即可！

缺点：

• 代码复杂： 需要创建多个类，代码量比较大！ 就像一个团队，需要更多的人员，增加了管理的复杂性！
• 抽象性高： 理解起来比较抽象，需要一定的设计经验！ 就像学习乐高说明书，需要一定的空间想象能力！
• 修改困难： 如果需要修改产品的内部结构，可能需要修改多个类！ 就像修改乐高模型，可能需要修改乐高说明书和乐高零件！

六、 总结

• 建造者模式就像组装乐高玩具，把复杂的对象创建过程分解成一步一步的！
• 适用于对象创建过程复杂、需要灵活控制对象创建过程、希望隐藏对象内部的构建细节的场景！
• 主要包含产品、抽象建造者、具体建造者和指挥者四个角色！
• 优点是分工明确、灵活定制、隐藏细节、代码复用、易于扩展！
• 缺点是代码复杂、抽象性高、修改困难！

希望这篇文章能让你彻底理解建造者模式！ 👍