4、设计模式之建造者模式（Builder）

一、什么是建造者模式
建造者模式是一种创建型设计模式，也叫生成器模式。

定义：封装一个复杂对象构造过程，并允许按步骤构造。

解释：就是将复杂对象的创建过程拆分成多个简单对象的创建过程，并将这些简单对象组合起来构建出复杂对象。

二、角色组成

产品类（Product）：表示被创建的复杂对象。它通常包含多个部分或者组成，并由具体的建造者逐步构建而成。

抽象建造者类（Builder）：定义了建造复杂对象所需要的各个部分的创建方法。它通常包括多个构建方法和一个返回产品的方法。

具体建造者类（ConcreteBuilder）：实现Builder接口，并提供各个部分或者组成的构建方法。

指挥者类（Director）：负责控制建造者的构建顺序，指挥建造者如何构建复杂对象。

三、优缺点
优点：

灵活：可以分步骤地构建复杂对象，使得构建过程更加灵活。
解耦：可以隔离复杂对象的创建和使用，客户端不必关心对象的创建细节。
易扩展：增加新的具体建造者很方便，可以扩展构建器功能，符合开闭原则。
缺点：

增加工作量：需要额外的代码来创建和管理具体建造者类，增加了程序员的工作量。
效率低：相比于其他创建型模式，在运行时效率较低，特别是对象太复杂时。
四、应用场景
4.1 生活场景
盒饭套餐：顾客可以选择不同的菜，服务员按照顾客的要求，将这些菜组合起来，最终构建出一个完整的套餐。
盖房子：需要分多个阶段进行，比如准备材料、打地基、盖围墙…。建造者模式可以将房屋的建造分解成多个步骤，每个步骤对应一个具体的建造者，最终由包工头（指导者）来调用不同的建造者，完成整个房子的建造。
4.2 java场景

StringBuilder：能够动态地构建字符串。
Stream API：将集合类转为stream流，通过一系列的中间操作和终止操作来生成最终结果。
Lombok的@Builder注解：一个注解就可以生成建造者模式的代码。

五、代码实现
肯德徳都吃过吧，里面有很多的套餐。假设套餐主要由汉堡、薯条和饮料三种组成，每个组件都有不同种类和大小，并且每个套餐的组合方式也不同。下面以肯德徳套餐为例，解释建造者模式。

产品类：Meal

抽象建造者类：MealBuilder

具体建造者类：BeefBurgerMealBuilder、ChickenMealBuilder、ShrimpMealBuilder

指挥者类：MealDirector

5.1 产品类（Product）

/*** * 1.产品类（Product）*/
@Data
public class Meal {//汉堡包private String burger;//薯条private String fries;//饮料private String drink;
}

5.2 抽象建造者（Builder）

/*** * 2.抽象建造者（Builder）*/
public abstract class MealBuilder {protected Meal meal=new Meal();//构建汉堡public abstract void buildBurger();//构建薯条public abstract void buildFries();//构建饮料public abstract void buildDrink();public Meal getMeal(){return meal;}
}

5.3 具体构建者（ConcreteBuilder）

/**** 3.具体建造者（ConcreteBuilder)：鸡肉汉堡套餐*/
public class ChickenMealBuilder extends MealBuilder{@Overridepublic void buildBurger() {meal.setBurger("鸡肉汉堡");}@Overridepublic void buildFries() {meal.setFries("中份薯条");}@Overridepublic void buildDrink() {meal.setDrink("大杯果汁");}
}

/*** * 3.具体建造者（ConcreteBuilder)：牛肉汉堡套餐*/
public class BeefBurgerMealBuilder extends MealBuilder {@Overridepublic void buildBurger() {meal.setBurger("牛肉汉堡");}@Overridepublic void buildFries() {meal.setFries("大份薯条");}@Overridepublic void buildDrink() {meal.setDrink("中杯可乐");}
}

/*** * 3.具体建造者（ConcreteBuilder)：虾肉汉堡套餐*/
public class ShrimpMealBuilder extends MealBuilder {@Overridepublic void buildBurger() {meal.setBurger("虾肉汉堡");}@Overridepublic void buildFries() {meal.setFries("小份薯条");}@Overridepublic void buildDrink() {meal.setDrink("大杯芬达");}
}

5.4 指导者（Director）

/*** * 4.指导者（Director）*/
public class MealDirector {private MealBuilder mealBuilder;public void setMealBuilder(MealBuilder mealBuilder){this.mealBuilder=mealBuilder;}public Meal getMeal(){return mealBuilder.getMeal();}//制作套餐public void constructMeal(){mealBuilder.buildBurger();mealBuilder.buildFries();mealBuilder.buildDrink();}
}

5.5 testBuilder

/*** * 建造者模式测试类*/
@SpringBootTest
public class TestBuilder {@Testvoid testBuilder(){//创建指导者MealDirector director=new MealDirector();//执导建造牛肉套餐director.setMealBuilder(new BeefBurgerMealBuilder());director.constructMeal();Meal meal = director.getMeal();System.out.println("牛肉套餐："+meal.toString());//鸡肉套餐director.setMealBuilder(new ChickenMealBuilder());director.constructMeal();Meal meal2 = director.getMeal();System.out.println("鸡肉套餐："+meal2.toString());//虾肉套餐director.setMealBuilder(new ShrimpMealBuilder());director.constructMeal();Meal meal3 = director.getMeal();System.out.println("虾肉套餐："+meal3.toString());}
}

根据不同的需求，建造者模式可以构造出不同的套餐对象。每个套餐的构建过程都由不同的建造者实现，在构建过程中可定制相应的属性。最终，因为套餐的构建过程和表示分离，所以同样的构建过程可以创建出不同的表示。

六、总结
使用场景：

当需要创建一些特定的对象，但是它们拥有共同的组成部分时，比如：一个房子可以由个个部件：框架、墙、窗户等，这些部件可以组合起来构造完整的房子。
当对象的构建过程比较复杂且需要多个步骤时，例如，创建一份电子商务订单需要多个步骤，如选择商品、填写地址和支付等，这些步骤可以被分别封装成为订单构建器中的不同方法。
当需要创建一些特定类型的对象，例如复杂的数据结构或配置对象时，这在编写配置文件解析器以及通用数据结构如二叉树等时很有用。
建造者模式也可以被用于通过更高级的方式来构建复杂对象，例如：序列化和反序列化。
与抽象工厂模式的区别：

抽象工厂模式强调的是产品族的创建，即相关的产品一起被创建出来，而建造者模式强调的是一个复杂对象的创建，即它的各个部分逐步被创建出来。