三、建造者模式

1 基本介绍

建造者模式（Builder Pattern）是一种 创建型 设计模式，该模式指出：将一个复杂对象的 构造 与它的 表现 (对象的 类型 及 属性) 分离，使同样的构建过程可以创建不同表现的对象。它允许用户只通过指定复杂对象的 类型 和 内容 来构建它们，而不需要知道内部的具体构建细节。

2 案例

本案例演示了两种类型（经济型和豪华型）的汽车生产（只涉及了组装发动机、轮胎、方向盘）：

2.1 Car 类

public class Car { // 汽车类，假设内部很复杂private String engine; // 发动机private String wheel; // 轮胎private String steeringWheel; // 方向盘public String getEngine() {return engine;}public void setEngine(String engine) {this.engine = engine;}public String getWheel() {return wheel;}public void setWheel(String wheel) {this.wheel = wheel;}public String getSteeringWheel() {return steeringWheel;}public void setSteeringWheel(String steeringWheel) {this.steeringWheel = steeringWheel;}@Overridepublic String toString() {return "Car{" +"engine='" + engine + '\'' +", wheel='" + wheel + '\'' +", steeringWheel='" + steeringWheel + '\'' +'}';}
}

2.2 CarBuilder 抽象类

public abstract class CarBuilder { // 抽象的汽车建造者，也可以定义成接口 interface// 以下三个方法的返回值都是 CarBuilder，从而可以使用 链式编程public abstract CarBuilder assembleEngine(); // 组装发动机public abstract CarBuilder assembleWheel(String wheel); // 组装车轮public abstract CarBuilder assembleSteeringWheel(); // 组装方向盘public abstract Car build(); // 返回构建的对象
}

2.3 EconomyCarBuilder 类

public class EconomyCarBuilder extends CarBuilder { // 经济型汽车建造者private Car car;public EconomyCarBuilder() {this.car = new Car();}@Overridepublic CarBuilder assembleEngine() {car.setEngine("小排量发动机");return this;}@Overridepublic CarBuilder assembleWheel(String wheel) {car.setWheel(wheel);return this;}@Overridepublic CarBuilder assembleSteeringWheel() {car.setSteeringWheel("常规方向盘");return this;}@Overridepublic Car build() {return car;}
}

2.4 LuxuryCarBuilder 类

public class LuxuryCarBuilder extends CarBuilder { // 豪华型汽车建造者private Car car;public LuxuryCarBuilder() {this.car = new Car();}@Overridepublic CarBuilder assembleEngine() {car.setEngine("大排量发动机");return this;}@Overridepublic CarBuilder assembleWheel(String wheel) {car.setWheel(wheel);return this;}@Overridepublic CarBuilder assembleSteeringWheel() {car.setSteeringWheel("带加热功能的方向盘");return this;}@Overridepublic Car build() {return car;}
}

2.5 CarDirector 类

public class CarDirector { // 建造汽车的指挥者private CarBuilder carBuilder;public CarDirector(CarBuilder carBuilder) {this.carBuilder = carBuilder;}public Car construct(String wheel) { // 构建一个汽车对象return carBuilder.assembleEngine().assembleWheel(wheel).assembleSteeringWheel().build(); // 使用了 链式编程}
}

2.6 测试程序

public class Main { // 测试程序public static void main(String[] args) {CarDirector carDirector = new CarDirector(new EconomyCarBuilder());Car economyCar = carDirector.construct("耐用的轮胎");System.out.println(economyCar);carDirector = new CarDirector(new LuxuryCarBuilder());Car luxuryCar = carDirector.construct("噪音小的轮胎");System.out.println(luxuryCar);}
}

2.7 测试结果

Car{engine='小排量发动机', wheel='耐用的轮胎', steeringWheel='常规方向盘'}
Car{engine='大排量发动机', wheel='噪音小的轮胎', steeringWheel='带加热功能的方向盘'}

2.8 总结

可以发现，在 CarDirector 构建对象时，既不需要了解是哪个 CarBuilder 的子类在参与构建，也不需要了解 其方法的具体实现，只是简单地传递参数、调用方法即可构建 Car 这个“复杂”（假设它很复杂）的对象。

此外，如果想要构建一种新的（属性不同） Car，只需要继承 CarBuilder 抽象类，并实现其中的方法，就可以将其作为构造 CarDirector 的参数，从而使用 CarDirector 建造 Car 了。

3 各角色之间的关系

3.1 角色

3.1.1 Product ( 产品 )

该角色是一个 复杂 的对象，由 多个部件 组成，具有 一定的功能和特点，不能 直接 通过构造器得到。本案例中，Car 类扮演这个角色。

3.1.2 Builder ( 抽象建造者 )

该角色负责 定义 创建产品对象的各个部件的 方法，并且 定义 返回构建的产品对象的 方法。本案例中，CarBuilder 抽象类扮演这个角色。

3.1.3 ConcreteBuilder ( 具体建造者 )

该角色负责 实现 创建产品对象的各个部件的 方法，并且 实现 返回构建的产品对象的 方法。本案例中，EconomyCarBuilder, LuxuryCarBuilder 类扮演这个角色。

3.1.4 Director ( 指挥者 )

该角色负责 按照一定的顺序 使用 创建产品对象的各个部件的 方法。它并不依赖具体的建造者，只调用在抽象建造者中定义的方法。本案例中，CarDirector 类扮演这个角色。

3.2 类图

说明：这是 传统的 建造者模式的类图，如果希望支持 链式编程，则可以把建造者的所有 buildPart() 方法的返回值从 void 改为 Builder。另外，这些 buildPart() 方法不一定没有参数，根据实际情况而定。

4 注意事项

1. 抽象建造者 的设计应包含产品 所有 部件的创建和装配方法，确保每个具体建造者都实现这些方法（使用 abstract 关键字修饰）。
2. 具体建造者 的编写应根据产品的 组成部分 和 组装顺序 来实现抽象建造者接口。
3. 指挥者 需要根据 一定的逻辑和顺序 来调用具体建造者的方法，以组织产品的创建过程。

5 在源码中的使用

5.1 RequestConfig.Builder 的源码

public static class Builder { // Builder 是 RequestConfig 的静态内部类private boolean expectContinueEnabled;private HttpHost proxy;private InetAddress localAddress;// ... 省略很多成员变量Builder() {super();// ... 省略很多赋值}public Builder setExpectContinueEnabled(final boolean expectContinueEnabled) {this.expectContinueEnabled = expectContinueEnabled;return this;}public Builder setProxy(final HttpHost proxy) {this.proxy = proxy;return this;}public Builder setLocalAddress(final InetAddress localAddress) {this.localAddress = localAddress;return this;}// ... 省略了很多方法public RequestConfig build() {return new RequestConfig(expectContinueEnabled,proxy,localAddress,// ... 省略了很多参数normalizeUri);}
}

5.2 使用 RequestConfig.Builder 构建对象

先确保你的项目中已经包含了 Apache HttpClient 的依赖，这里给出 Maven 的依赖：

<dependency><groupId>org.apache.httpcomponents</groupId><artifactId>httpclient</artifactId><version>4.5.13</version>
</dependency>

以下是使用 RequestConfig.Builder 生成 RequestConfig 对象的一个示例：

RequestConfig.Builder builder = RequestConfig.custom().setSocketTimeout(3000).setConnectTimeout(3000).setConnectionRequestTimeout(3000);
RequestConfig config = builder.build();

5.3 总结

Apache HttpClient 中的 RequestConfig.Builder 是一个典型的建造者类示例，它用于构建 RequestConfig 对象，该对象包含了请求的配置信息。

6 优点

• 分离构建和表现：建造者模式将一个复杂对象的构建过程与其表现分离，从而可以更灵活地构建不同表现的对象。
• 易于扩展：由于 具体建造者 和 指导者 之间的 松耦合 关系，可以在不影响客户端代码（即不需要修改 使用 Director 建造对象的代码）的前提下，新增 或 替换 具体建造者，从而 扩展 或 修改 构建过程。
• 更好的封装性：由于建造者模式将复杂对象的构建过程 封装 在具体建造者中，客户端只需要调用 Director 的 construct() 方法即可，无需关心具体的构建过程。
• 对象构建的精确控制：通过建造者模式，可以在 Director 中 精确地 控制对象的构建过程，包括每个部分的 构建顺序、构建时的 参数设置 等，从而得到更精确的结果。

7 使用场景

• 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现是独立的。

8 总结

建造者模式通过分离复杂对象的构建和表示，提供了更灵活、更可扩展的构建过程，是处理 复杂对象构建问题 的有效手段。