设计模式之建造者模式
本文由老王家组装电脑引出——建造者设计模式，详细介绍建造者模式的基本概念和实现代码，为了便于理解建造者模式，我们会对实际应用中的典型案例进行介绍。最后对比工厂模式和建造者模式之间的区别，让我们在实际使用时能更加灵活的选择设计模式。
一、引出问题
老王家需要组装一台笔记本电脑，但是就先买办公本还是游戏本的问题，老王和小王吵了起来。
因为如果两台电脑都要，那么采购CPU、内存.......一系列配件不仅需要专业的知识，而且办公本和游戏本的配置也是不一样的，对于老王和小王来说，这都是现实的复杂问题。就这样，他们从家一路吵到了电脑店......
售货员给他们出来一个主意，如果将配置电脑这个活交给一个专业的指挥者，然后让指挥者将采购配件交给具体的游戏本和办公本的的采购人员，这样你们只需要将需要的信息交给指挥者就行了，而无需关注采购和组装过程。
这是老板又出来补充了一句，为了让指挥者不依赖具体的采购人员，可以将采购人员进一步抽象出来。
二、模式概念与使用
实际上，上面涉及到的问题的解决办法正是设计模式中的——建造者模式，也是创建型设计模式中的最后一个。
建造者模式将对象的创建过程和表现分离，并且调用方通过指挥者调用方法对对象进行构建，使得调用方不再关心对象构建过程，构建对象的具体过程可以根据传入类型的不同而改变。
老王、小王就相当于客户端调用方，指挥采购电脑的就是调用方法，他们的最终目的就是构建复杂的对象（组装电脑），老王、小王只需要把相关信息交给指挥者，指挥者直接交给他成品，小王、老王无需关心具体的细节。
在这个设计模式中包括四个角色：
产品、建造者、具体建造者、指挥者
在实际使用中为了简化也并不是四个角色都需要，往往只保留具体的构建过程。
我们以老王组建电脑为例，看具体的实现代码：
产品类（电脑）
/** * 产品 * @author tcy * @Date 30-07-2022 */ public class Computer { private String CPU; private String GPU; private String memory; private String motherboard; private String hardDisk; public void setCPU(String CPU) { this.CPU = CPU; } public void setGPU(String GPU) { this.GPU = GPU; } public void setMemory(String memory) { this.memory = memory; } public void setMotherboard(String motherboard) { this.motherboard = motherboard; } public void setHardDisk(String hardDisk) { this.hardDisk = hardDisk; } @Override public String toString() { return "you have a computer:\n" + "\t CPU: " + CPU + "\n" + "\t GPU: " + GPU + "\n" + "\t memory: " + memory + "\n" + "\t motherboard: " + motherboard + "\n" + "\t hardDisk: " + hardDisk + "\n"; } Computer() { } Computer(String CPU, String GPU, String memory, String motherboard, String hardDisk) { this.CPU = CPU; this.GPU = GPU; this.memory = memory; this.motherboard = motherboard; this.hardDisk = hardDisk; } }
抽象建造者：
/** * 抽象建造者 * @author tcy * @Date 30-07-2022 */ public abstract class AbstractComputerBuilder { protected Computer computer = new Computer(); public abstract void CPU(); public abstract void GPU(); public abstract void memory(); public abstract void motherboard(); public abstract void hardDisk(); public abstract Computer getComputer(); }
具体建造者1（办公本组装者）：
/** * 具体建造者2 * @author tcy * @Date 30-07-2022 */ public class OfficeComputerBuilder extends AbstractComputerBuilder{ @Override public void CPU() { computer.setCPU("i7-7700k"); } @Override public void GPU() { computer.setGPU("GTX 1050 Ti"); } @Override public void memory() { computer.setMemory("32GB"); } @Override public void motherboard() { computer.setMotherboard("ASUS B560M-PLUS"); } @Override public void hardDisk() { computer.setHardDisk("1TB SSD"); } @Override public Computer getComputer() { System.out.println("得到了一个办公电脑..."); return computer; } }
具体建造者2（游戏本组装者）：
/** * 具体建造者1 * @author tcy * @Date 30-07-2022 */ public class GameComputerBuilder extends AbstractComputerBuilder{ @Override public void CPU() { computer.setCPU("i9-12900K"); } @Override public void GPU() { computer.setGPU("RTX 3090 Ti"); } @Override public void memory() { computer.setMemory("64GB"); } @Override public void motherboard() { computer.setMotherboard("Z590 AORUS MASTER"); } @Override public void hardDisk() { computer.setHardDisk("2TB SSD"); } @Override public Computer getComputer() { System.out.println("得到了一个游戏电脑..."); return computer; } }
指挥者：
/** * 指挥者 * @author tcy * @Date 30-07-2022 */ public class Director { private AbstractComputerBuilder builder; public Director(AbstractComputerBuilder builder) { this.builder = builder; } public Computer construct() { builder.CPU(); builder.GPU(); Computer product = builder.getComputer(); return product; } }
调用方（老王和小王）：
/** * @author tcy * @Date 30-07-2022 */ public class Client { public static void main(String[] args) { new Director(new GameComputerBuilder()).construct(); new Director(new OfficeComputerBuilder()).construct(); }
这样对于老王(调用方)来说，他需要办公本就直接将他需要办公本告诉指挥者，指挥者去调用相应的采购员。老王无需知道具体的采购过程，小王也同样适用。
为了让读者理解的更加清晰，我们以Jdk、Mybatis、Spring中的典型适用再做介绍和讲解。
三、典型应用
1、Jdk应用及Lombok应用
①StringBuilder就是使用的建造者模式。
StringBuilder 类继承AbstractStringBuilder而我们每次在调用 append 方法的时候就是在往 AbstractStringBuilder 类中变量 value 中追加字符。
所以此时 AbstractStringBuilder 就对应抽象建造者，StringBuilder 就是具体的建造者，String 对象就是我们所需要的产品。
但是此时我们并没有发现 Director，其实此时的 StringBuilder 类同时也充当着 Director 的角色，其 toString() 方法就是返回最终 String 对象。
②在我们使用Lombok时在实体会加注解 @Builder。
在实体上加@Builder 实际上生成了一个内部类，反编译后我们看内部类的具体代码。
public static Computer.ComputerBuilder builder() { return new Computer.ComputerBuilder(); } public static class ComputerBuilder { private String CPU; private String GPU; private String memory; private String motherboard; private String hardDisk; ComputerBuilder() { } //链式调用----------------start public Computer.ComputerBuilder CPU(String CPU) { this.CPU = CPU; return this; } public Computer.ComputerBuilder GPU(String GPU) { this.GPU = GPU; return this; } public Computer.ComputerBuilder memory(String memory) { this.memory = memory; return this; } public Computer.ComputerBuilder motherboard(String motherboard) { this.motherboard = motherboard; return this; } public Computer.ComputerBuilder hardDisk(String hardDisk) { this.hardDisk = hardDisk; return this; } //链式调用----------------end public Computer build() { return new Computer(this.CPU, this.GPU, this.memory, this.motherboard, this.hardDisk); } public String toString() { return "Computer.ComputerBuilder(CPU=" + this.CPU + ", GPU=" + this.GPU + ", memory=" + this.memory + ", motherboard=" + this.motherboard + ", hardDisk=" + this.hardDisk + ")"; } }
静态内部类实际上充当建造者、指挥者的角色，创建对象时直接调用 实体.builder() 会生成该对象 然后调用set链式调用赋值。
Computer.ComputerBuilder computerBuilder=Computer.builder(); computerBuilder.CPU("it-9000") .memory("500m");
这就大大简化了对象的创建过程，还可以通过链式调用赋值。
2、Mybatis中的应用
MyBatis中的SqlSessionFactoryBuilder使用的建造者模式。
每个基于 MyBatis 的应用都是以一个 SqlSessionFactory 的实例为核心的。SqlSessionFactory 的实例可以通过 SqlSessionFactoryBuilder 获得。
而 SqlSessionFactoryBuilder 则可以从 XML 配置文件或一个预先定制的 Configuration 的实例构建出 SqlSessionFactory 的实例。
SqlSessionFactory 就是Mybatis需要的“产品”，SqlSessionFactoryBuilder就是一个建造者，从xml配置文件或者Configuration 中取出需要的信息构成不用的对象。
3、Spring中的应用
Spring中的BeanDefinitionBuilder
BeanDefinition 是一个复杂对象，通过 BeanDefinitionBuilder 来创建它。在启动过程中，会通过BeanDefinitionBuilder 来一步步构造复杂对象 BeanDefinition，然后通过 getBeanDefinition() 方法获取 BeanDefinition 对象。得到 BeanDefinition 后，将它注册到 IOC 容器中（存放在 beanDefinitionMap 中）
BeanDefinition 就是需要的“产品”，BeanDefinitionBuilder 就是建设者。
四、总结
我们可以看到，工厂模式和建造者模式用属于创建型设计模式，最终目的都是创建对象，那他们之间有什么区别呢?在实际运用时又如何选择呢？
其实对比看我们在上篇文章、工厂模式的例子，我们举的例子是老王购买产品A、B、C看名字就像是批量生产，而且我们并没有说构建过程，就像是工厂生产产品一样。而我们这篇文章举的例子却是电脑这么具体且复杂的产品，且更注重每一步的组装过程，看到这我们模模糊糊能感受到他们之间的区别。
①工厂模式创建对象无需分步骤，获取的产品对象完全一样；而建造者模式会因为建造的顺序不同，导致产出的产品不同（比如上面的StringBuilder）；
②建造者模式更适合构建复杂的对象，可以分步骤逐步充实产品特性，而工厂模式要求在创建对象的时候就需要把所有属性设置好；
如果只看概念性东西还是有些苍白无力，我们举一个典型的Spring中的例子做对比。
Spring 中的 FactoryBean 接口用的就是工厂方法模式，FactoryBean 是一个工厂 bean，我们可以通过实现 FactoryBean 接口并重写它的 getObject() 方法来自定义工厂 bean，并自定义我们需要生成的 bean。
Spring 中自身就有很多 FactoryBean 的实现，他们隐藏了实例化一些复杂 bean 的细节，调用者无需关注那些复杂 bean 是如何创建的，只需要通过这个工厂 bean 来获取就行了！
而BeanDefinition是一个复杂且高度个性化的一个bean，里面有很多Bean的信息，例如类名、scope、属性、构造函数参数列表、依赖的bean、是否是单例类、是否是懒加载等，其实就是将Bean的定义信息存储到这个BeanDefinition相应的属性中，创建过程使用建造者模式更合适。
结合典型应用，认真体会建造者模式和工厂模式区别。
