前言
建造者模式也叫"生成器模式"，它也是是一种创建型设计模式，它能使你能够分步骤创建复杂对象。 该模式允许你使用相同的创建代码生成不同类型和形式的对象。
建造者模式
它的定义就是将一个复杂对象的构建与对象分离，使得同样的构建过程可以创建不同的对象。所以它要解决的问题就是将内部的构建过程分开，一步步的创建一个复杂的对象，用户只需要指定复杂对象的类型就可以得到该对象，而无须知道其内部的具体构建细节。
一辆汽车是由多个部件组成的，但是对于大多数顾客而言，并不需要知道这些部件的组装环境，并且顾客大部分场景下，不会使用单独某个部件，而是使用一辆完整的汽车，而建造者模式就是负责将这些部件进行组装让后将完整的汽车交付给顾客。
建造者模式结构
建造者模式原理
建造者（Builder）模式包含以下角色 :
- 抽象建造者类（Builder）：这个接口规定要实现复杂对象的哪些部分的创建，并不涉及具体的部件对象的创建。
- 具体建造者类（ConcreteBuilder）：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。在构造过程完成后，提供一个方法，返回创建好的负责产品对象。
- 产品类（Product）：要创建的复杂对象 (包含多个组成部件)。
- 指挥者类（Director）：调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指导者中不涉及具体产品的信息，只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建(客户端一般只需要与指挥者进行交互)。
建造者模式示例
我们都知道，汽车的生产是一个复杂的过程，它包含了车架、座椅、发动机、变速箱等等，所以对于汽车的生产就可以使用建造者模式。
Car是具体的产品，包含车架、座椅组件。Builder是抽象建造者，SimpleBuilder和SvipBuilder是具体的建造者。Director是指挥者。
Car
具体产品
/**
* @author Duansg
* @date 2022-12-20 12:45 下午
*/
@Data
public class Car {
/**
* 车架
*/
private String frame;
/**
* 座椅
*/
private String seat;
}Builder
构建者类
/**
* @author Duansg
* @date 2022-12-20 12:45 下午
*/
public abstract class Builder {
protected Car car = new Car();
/**
* 构建车架
*/
public abstract void buildFrame();
/**
* 构建座椅
*/
public abstract void buildSeat();
/**
* 生产汽车
*
* @return
*/
public abstract Car createCar();
}
SimpleBuilder
构建者类
/**
* @author Duansg
* @date 2022-12-20 12:47 下午
*/
public class SimpleBuilder extends Builder {
@Override
public void buildFrame() {
super.car.setFrame("铁制");
}
@Override
public void buildSeat() {
super.car.setSeat("帆布");
}
@Override
public Car createCar() {
return car;
}
}SvipBuilder
构建者类
/**
* @author Duansg
* @date 2022-12-20 12:47 下午
*/
public class SvipBuilder extends Builder {
@Override
public void buildFrame() {
super.car.setFrame("铝合金");
}
@Override
public void buildSeat() {
super.car.setSeat("真皮");
}
@Override
public Car createCar() {
return car;
}
}Director
指挥者类
/**
* @author Duansg
* @date 2022-12-20 12:50 下午
*/
public class Director {
private Builder builder;
public Director(Builder builder) {
this.builder = builder;
}
public Car build() {
builder.buildFrame();
builder.buildSeat();
return builder.createCar();
}
}Test Unit
public static void main(String[] args) {
Director simple = new Director(new SimpleBuilder());
Car simpleCar = simple.build();
Director svip = new Director(new SvipBuilder());
Car svipCar = svip.build();
}建造者模式常见问题
建造者模式除了上文的示例外，在日常开发中还有一个常用的使用方式，就是当一个类构造器需要传入很多参数时，如果创建这个类的实例，代码可读性会非常差，而且很容易引入错误，此时就可以利用建造者模式进行重构。
1 )、构造方法创建复杂对象的问题
- 构造方法如果参数过多，代码的可读性和易用性都会变差。在使用构造函数时，很容易搞错参数的顺序，传递进去错误的参数值，导致很有隐蔽的BUG出现。
public class MQClient {
//.....
public MQClient(String host, int port, int mode, String exchange, String queue, boolean isDurable, int connectionTimeout) {
this.host = host;
this.port = port;
this.mode = mode;
this.exchange = exchange;
this.queue = queue;
this.isDurable = isDurable;
this.connectionTimeout = connectionTimeout;
// ...
}
public void sendMessage(String msg) {
// ...
}
public static void main(String[] args) {
// 每一种模式,都需要根据不同的情况进行实例化,构造方法会变得过于复杂.
MQClient client = new MQClient("192.168.0.11", 5672, 2, "sample", null, true, 5000);
client.sendMessage("Test message");
}
}在使用即建造者模式优化以后如下：
public class MQClient {
// ...
private MQClient(Builder builder) {
}
public static class Builder {
// 属性密闭性,保证对象不可变
private String host = "127.0.0.1";
private int port = 5672;
private int mode;
private String exchange;
private String queue;
private boolean isDurable = true;
int connectionTimeout = 1000;
public Builder setHost(String host) {
this.host = host;
return this;
}
public Builder setPort(int port) {
this.port = port;
return this;
}
// ....
// 返回构建好的复杂对象
public MQClient build() {
// ....
return new MQClient(this);
}
}
public void sendMessage(String msg) {
}
public static void main(String[] args) {
// 使用链式编程设置参数
RabbitMQClient client = new RabbitMQClient.Builder()
.setHost("192.168.0.11")
.setMode(2)
.setExchange("text-exchange")
.setPort(5672)
.setDurable(true)
.build();
client.sendMessage("Test");
}
}2)、set方法创建复杂对象的问题
- set方式设置对象属性时，存在中间状态，并且属性校验时有前后顺序约束，逻辑校验的代码找不到合适的地方放置。
- set方法还破坏了"不可变对象"的密闭性。
不可变对象: 对象创建好了，就不能再修改内部的属性值。
3)、建造者方式一般实现
建造者使用步骤如下:
- 目标类的构造方法要传入Builder对象。
- Builder建造者类位于目标类内部，并且使用static修饰。
- Builder建造者对象提供内置的各种set方法，注意set方法返回的是builder对象本身。
- Builder建造者类提供build()方法实现目标对象的创建。
public class 目标类 {
// 目标类的构造方法需要传入Builder对象
public 目标类(Builder builder) {
}
public 返回值 业务方法(参数列表) {
}
//Builder建造者类位于目标类内部,并且使用static修饰
public static class Builder() {
// Builder建造者对象提供内置的各种set方法,注意set方法返回的是builder对象本身
private String xxx;
public Builder setXxx(String xxx){
this.xxx = xxx;
return this;
}
// Builder建造者类提供build()方法实现目标对象的创建
public 目标类 build(){
// 校验
return new 目标类(this);
}
}
}建造者模式与工厂模式区别
一位顾客走进一家高档餐厅点餐，利用工厂模式，根据用户不同的选择，来制作不同的食物，比
如披萨、汉堡、沙拉。而对于披萨来说，用户又有各种配料可以定制，比如奶酪、西红柿、沙拉酱，我们通过建造者模式根据用户选择的不同配料来制作披萨。
- 工厂模式是用来创建不同但是相关类型的对象（继承同一父类或者接口的一组子类），由给定的参数来决定创建哪种类型的对象。
- 建造者模式是用来创建一种类型的复杂对象，通过设置不同的可选参数，"定制化"创建不同的对象。
总结
建造者（Builder）模式创建的是复杂对象，其产品的各个部分经常面临着剧烈的变化，但将它们组合在一起的算法却相对稳定，所以它通常在以下场合使用。
- 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示是独立的。
优点
- 建造者模式的封装性很好。使用建造者模式可以有效的封装变化，在使用建造者模式的场景中，一般产品类和建造者类是比较稳定的，因此，将主要的业务逻辑封装在指挥者类中对整体而言可以取得比较好的稳定性。
- 在建造者模式中，客户端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。
- 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。
- 建造者模式很容易进行扩展。如果有新的需求，通过实现一个新的建造者类就可以完成，基本上不用修改之前已经测试通过的代码，因此也就不会对原有功能引入风险。符合开闭原则。
缺点
- 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。
