设计模式-创建型-04-建造者模式

1、盖房项目需求

• 1）需要建房子：这一过程为打桩、砌墙、封顶
• 2）房子有各种各样的，比如普通房，高楼，别墅，各种房子的过程虽然一样，但是要求不要相同的
• 3）请编写程序，完成需求

传统方式

public abstract class AbsHouse {protected abstract void piling();protected abstract void walling();protected abstract void capping();public void build() {piling();walling();capping();}
}public class NormalRoom extends AbsHouse {@Overrideprotected void piling() {System.out.println("普通房打桩...");}@Overrideprotected void walling() {System.out.println("普通房砌墙...");}@Overrideprotected void capping() {System.out.println("普通房封顶...");}
}public class HighRise extends AbsHouse {@Overrideprotected void piling() {System.out.println("高楼打桩...");}@Overrideprotected void walling() {System.out.println("高楼砌墙...");}@Overrideprotected void capping() {System.out.println("高楼封顶...");}
}public class Villa extends AbsHouse {@Overrideprotected void piling() {System.out.println("别墅打桩...");}@Overrideprotected void walling() {System.out.println("别墅砌墙...");}@Overrideprotected void capping() {System.out.println("别墅封顶...");}
}

问题分析

• 1）优点是比较好理解，简单易操作
• 2）设计的程序结构，过于简单，没有设计缓存层对象，程序的扩展和维护不好。也就是说，这种设计方案把产品（即：房子）和创建产品的过程（即：建房子流程）封装在一起，耦合性增强了
• 3）解决方案：将产品和产品建造过程解耦 ==> 建造者模式

2、基本介绍

• 1）建造者模式（Builder Pattern）又叫生成器模式，是一种对象构建模式。它可以将复杂对象的建造过程抽象出来（抽象类别），使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现（属性）的对象
• 2）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
  

3、建造者模式的四个角色

• 1）Product（产品角色）：一个具体的产品对象
• 2）Builder（抽象建造者）：可建一个 Product 对象的各个部件指定的接口 / 抽象类
• 3）ConcreteBuilder（具体建造者）：实现接口，构建和装配各个部件
• 4）Director（指挥者）：构建一个使用 Builder 接口的对象。它主要是用于创建一个复杂的对象。它主要有两个作用
  • 一是隔离了客户与对象的生产过程
  • 二是负责控制产品对象的生产过程

4、建造者模式原理类图

5、建造者模式解决盖房需求

需要建房子：这一过程为打桩、砌墙、封顶。不管是普通房子也好，别墅也好都需要经历这些过程，下面我们使用建造者模式（Builder Pattern）来完成

UML 类图

//产品角色
public class House {private String pile;private String wall;private String roof;public String getPile() {return pile;}public void setPile(String pile) {this.pile = pile;}public String getWall() {return wall;}public void setWall(String wall) {this.wall = wall;}public String getRoof() {return roof;}public void setRoof(String roof) {this.roof = roof;}
}
//抽象建造者
public abstract class HouseBuilder {private House house = new House();public abstract void piling();public abstract void walling();public abstract void capping();public House build() {return house;}
}
//具体建造者1
public class NormalRoomBuilder extends HouseBuilder {@Overridepublic void piling() {System.out.println("普通房打桩...");}@Overridepublic void walling() {System.out.println("普通房砌墙...");}@Overridepublic void capping() {System.out.println("普通房封顶...");}
}
//具体建造者2
public class HighRiseBuilder extends HouseBuilder {@Overridepublic void piling() {System.out.println("高楼打桩...");}@Overridepublic void walling() {System.out.println("高楼砌墙...");}@Overridepublic void capping() {System.out.println("高楼封顶...");}
}
//具体建造者3
public class VillaBuilder extends HouseBuilder {@Overridepublic void piling() {System.out.println("别墅打桩...");}@Overridepublic void walling() {System.out.println("别墅砌墙...");}@Overridepublic void capping() {System.out.println("别墅封顶...");}
}
//指挥者
public class HouseDirector {private HouseBuilder houseBuilder;public HouseDirector() {}public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {this.houseBuilder = houseBuilder;}public House buildHouse() {houseBuilder.piling();houseBuilder.walling();houseBuilder.capping();return houseBuilder.build();}
}public class BuilderTest {public static void main(String[] args) {HouseDirector houseDirector = new HouseDirector();House house;houseDirector.setHouseBuilder(new NormalRoomBuilder());house = houseDirector.buildHouse();houseDirector.setHouseBuilder(new HighRiseBuilder());house = houseDirector.buildHouse();houseDirector.setHouseBuilder(new VillaBuilder());house = houseDirector.buildHouse();}
}

6、JDK 源码分析

java.lang.StringBuilder 中的建造者模式



角色分析

• Appendable接口定义了多个append方法（抽象方法），即Appendable为抽象建造者，定义了抽象方法
• AbstractStringBuilder实现了Appendable接口方法，这里的AbstractStringBuilder已经是建造者，只是不能实例化
• StringBuilder既充当了指挥者角色，又充当了具体的建造者，建造方法的实现是由AbstractStringBuilder完成，StringBuilder继承了AbstractStringBuilder

7、注意事项及细节

• 1）客户端（使用程序）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
• 2）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
• 3）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
• 4）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”
• 5）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
• 6）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。因此在这种情况下，要考虑是否选择建造者模式

8、抽象工厂模式 VS 建造者模式

抽象工厂模式实现对产品家族的创建，一个产品家族是这样的一系列产品：具有不同分类维度的产品组合，采用抽象工厂模式不需要关心构建过程，只关心什么产品由什么工厂生产即可。

而建造者模式则是要求按照指定的蓝图建造产品，它的主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品