设计模式-建造者模式-阿里云开发者社区

引例

需求：建造房子，建造过程包括打地基、砌墙和封顶。房子各式各样，包括平房和别墅，编程模拟实现。

工厂模式把细节封装起来，建造者模式可根据配置创建不同的对象

一般解法

思路：定义房子类，包括建房的方法，然后定义平房和别墅继承房子类，重写相关方法。

类图：

代码：

AbstractHouse（房子）

public abstract class AbstractHouse {
    public abstract void buildBasic();//打地基
    public abstract void buildWalls();//砌墙
    public abstract void buildRoof();//封顶
    public void build() { //建房
       buildBasic();  //三个步骤（注意顺序）
       buildWalls();
       buildRoof();
    }
}

Bungalow（平房）

public class Bungalow extends AbstractHouse{
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println("平房打地基");
    }
    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println("平房砌墙");
    }
    @Override
    public void buildRoof() {
        System.out.println("平房封顶");
    }
}

Villa （别墅）

public class Villa extends AbstractHouse{
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println("别墅打地基");
    }
    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println("别墅砌墙");
    }
    @Override
    public void buildRoof() {
        System.out.println("别墅封顶");
    }
}

客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Bungalow bungalow = new Bungalow();
        bungalow.build();
        Villa villa = new Villa();
        villa.build();
    }
}

运行结果：

缺点：

程序不好扩展和维护，把产品和创建产品过程封装在一起，耦合性高。

解耦产品和创建产品过程=》建造者模式

建造者模式

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。

一步一步创建一个复杂的对象，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，而不需要知道内部的具体构建细节

类图：

Product（产品）：具体的产品对象
Builder（抽象建造者）：创建一个产品对象的各个部件指定的接口/抽象类。
ConcreteBuilder（具体建造者）：实现接口，构建和装配各个部件。
Director（指挥者）：构建一个使用Builder接口的对象，负责控制产品对象的生产过程，隔离了客户与对象的生产过程

建造者模式解法

代码：

House类（Product产品）

package java设计模式.Builder.improve;
//产品--->Produce
public class House {
    private String baise;
    private String wall;
    private String roof;

    public String getBaise() {
        return baise;
    }

    public void setBaise(String baise) {
        this.baise = baise;
    }

    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;
    }
}

HouseBuilder类（Builder抽象建造者）

public abstract class HouseBuilder {
    protected House house = new House();
    //将建造的流程写好, 抽象的方法
    public abstract void buildBasic();
    public abstract void buildWalls();
    public abstract void buildRoof();
    //建造房子好， 将产品(房子) 返回
    public House buildHouse() {
        return house;
    }
}

Bungalow类（ConcreteBuilder具体建造者A）

public class Bungalow extends HouseBuilder {
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println("平房打地基");
    }
    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println("平房砌墙");
    }
    @Override
    public void buildRoof() {
        System.out.println("平房封顶");
    }
}

Villa类（ConcreteBuilder具体建造者B）

public class Villa extends HouseBuilder {
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println("别墅打地基");
    }
    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println("别墅砌墙");
    }
    @Override
    public void buildRoof() {
        System.out.println("别墅封顶");
    }
}

HouseDirector类（Director指挥者）

public class HouseDirector {
    //聚合 housebuilder
    HouseBuilder houseBuilder = null;
    //构造器传入 houseBuilder
    public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }
    //通过setter 传入 houseBuilder
    public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }
    //如何处理建造房子的流程，交给指挥者
    public House constructHouse() {
        houseBuilder.buildBasic();
        houseBuilder.buildWalls();
        houseBuilder.buildRoof();
        return houseBuilder.buildHouse();
    }
}

客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //盖平房
        Bungalow commonHouse = new Bungalow();
        //准备创建房子的指挥者
        HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(commonHouse);
        //完成盖房子，返回产品(普通房子)
        House house = houseDirector.constructHouse();
        System.out.println("--------------------------");
        //盖别墅
        Villa highBuilding = new Villa();
        //重置建造者
        houseDirector.setHouseBuilder(highBuilding);
        //完成盖房子，返回产品(高楼)
        houseDirector.constructHouse();
    }
}

运行结果：

建造者模式在JDK的应用和源码分析

案例

理论总是难以理解的，现在通过案例分析问题，一步步了解使用建造者模式的好处

【案例】好好看一下这个案例

KFC套餐假如目前KFC里面有很多个套餐> 在套餐里面有必点，也有选点，然后每个单品又有大小之分> 必点：汉堡（hamburger），薯条（chips）> 选点：鸡腿（chicken），可乐（cola），披萨（pizza）

【用Java代码模拟场景】

我们如何构成这么多套餐实例呢？

我们不使用建造者模式也能构建代码，但是建造者模式会让代码看上去更装逼，代码到后期更结构化更容易维护和拓展

首先构建这个实体类`KFC`

public class KFC {
    //套餐必点
    private String hamburger;
    private String chips;
    
    //套餐选点
    private String chicken;
    private String cola;
    private String pizza;
}

我们的想法是不是折叠构造函数来创建实例，下面来尝试一下

public class KFC{
    //省略了上面的属性.....
    
    //必点套餐A
    public KFC(String hamburger,String chips){
        this(hamburger,chips,null,null,null);
    }
    A
    //套餐B
    public KFC(String hamburger,String chips,String chicken){
        this(hamburger,chips,chicken,null,null);
    }
    //套餐C
    public KFC(String hamburger,String chips,String chicken,String cola){
        this(hamburger,chips,chicken,cola,null);
    }
    
    //......还有好多种组合方式，你会发现使用折叠构造函数的方法十分复杂
    
    //全选
    public KFC(String hamburger,String chips,String chicken,String cola,String pizza){
        this.hamburger = hamburger;
        this.chips = chips;
        this.chicken = chicken;
        this.cola = cola;
        this.pizza = pizza;
    }
}

我们会发现使用折叠构造函数的方式很复杂，很恶心，代码看都不想看

那么有人会想，我可以使用`set`方法来创建，我只要一个必点构造就好了，那继续模拟咯

解释

public class KFC{
    //.....省略了属性
    //必点
    public KFC(String hamburger,String chips){
        this.hamburger = hamburger;
        this.chips = chips;
    }
    //set方法
    public void setChicken(String chicken) {
        this.chicken = chicken;
    }
    public void setCola(String cola) {
        this.cola = cola;
    }
    public void setPizza(String pizza) {
        this.pizza = pizza;
    }
    
    //实例化对象，你会发现这种方式就友好很多
     public static void main(String[] args) {
        KFC kfc = new KFC("大汉堡","大薯条");
        //加小份可乐
        kfc.setCola("小可乐");
        //加个鸡腿
        kfc.setChicken("大鸡腿");
        System.out.println(kfc);
    }
}

你会发现使用`set`方式就友好了很多

这个虽然友好了很多，但是也有点小毛病，就是你**set太随意了，我可能这个套餐里面没有这个单品，而使用set的人却不知道**，造成错误的套餐出现！。

为了解决上面的两种问题：一种设计模式解决一类问题，所以**建造者模式**就出现了

> 拿其中两个套餐举例>> 套餐A:汉堡，薯条，大鸡腿> 套餐B:汉堡，薯条，小鸡腿，小可乐，小披萨>> 其中薯条和汉堡可大可小，并且必须有，> 其它的都为固定大小，但是你可以选择有或没有

产品（KFC）

public class KFC {
    //套餐必点
    private String hamburger;
    private String chips;
    
    //套餐选点
    private String chicken;
    private String cola;
    private String pizza;
    
        //必点
    public KFC(String hamburger,String chips){
        this.hamburger = hamburger;
        this.chips = chips;
    }
    //set方法
    public void setChicken(String chicken) {
        this.chicken = chicken;
    }
    public void setCola(String cola) {
        this.cola = cola;
    }
    public void setPizza(String pizza) {
        this.pizza = pizza;
    }
}

Builder

定义一个接口，表明需要建造什么，得到什么

public interface Builder {
    void setChicken();
    void setCola();
    void setPizza();
    KFC getKFC();
}

ConcreteBuilder:

此时应该注意，这个时候还没有生产套餐，只是定义套餐

套餐A

public class ConcreteBuilder1 implements Builder {
    private KFC kfc;
    //这一步非常重要
    public ConcreteBuilder1(String hamburger,String chips){
        kfc = new KFC(hamburger,chips);
    }
    @Override
    public void setChicken() {
        kfc.setChicken("大鸡腿");
    }
    @Override
    public void setCola() {
        kfc.setCola(null);
        System.out.println("套餐A里面没有可乐");
    }
    @Override
    public void setPizza() {
        kfc.setPizza(null);
        System.out.println("套餐A里面没有披萨");
    }
    @Override
    public KFC getKFC() {
        return kfc;
    }
}

套餐B

public class ConcreteBuilder2 implements Builder {
    private KFC kfc;
    //这一步非常重要
    public ConcreteBuilder2(String hamburger,String chips){
        kfc = new KFC(hamburger,chips);
    }
    @Override
    public void setChicken() {
        kfc.setChicken("小鸡腿");
    }
    @Override
    public void setCola() {
        kfc.setCola("小可乐");
    }
    @Override
    public void setPizza() {
        kfc.setPizza("小披萨");
    }
    @Override
    public KFC getKFC() {
        return kfc;
    }
}

Director:

真正的执行者，这里把他当作服务员，此时你像服务员点餐

public class Director {
    public KFC build(Builder builder){
        //套餐里面我只选了鸡腿和可乐
        builder.setChicken();
        builder.setCola();
        return builder.getKFC();
    }
}

public class BuilderTest {
    public static void main(String[] args) {
       //套餐A
        System.out.println("======套餐A======");
        Builder concreteBuilder1 = new ConcreteBuilder1("大汉堡", "小薯条");
        KFC kfc1 = new Director().build(concreteBuilder1);
        System.out.println(kfc1);
        //套餐B
        System.out.println("======套餐B======");
        Builder concreteBuilder2 = new ConcreteBuilder2("小汉堡", "小薯条");
        KFC kfc2 = new Director().build(concreteBuilder2);
        System.out.println(kfc2);
    }
}

输出

到了这里你还是会觉得有点麻烦，你会发现，单品可有可无的选择上面你十分的被动，代码看上去也很怪，如果你下次想全部单品先选上，再去选套餐的时候，你又要新建一个新的指导者。

```

我觉得普通的建造者模式不适合参数的可有可无的选择，**普通的建造者模式更侧重调控次序**，在有些情况下需要简化系统结构

简化版的建造者模式

这个时候简化版的建造者模式站出来了

采用链式编程的方式

这种模式更加灵活，更加符合定义

既然Director是变化的，并且其实在生活中我们自己本身就是Director,所以这个时候我们可以**把Director这个角色去掉**，因为我们自身就是指导者

* 产品（product）

public class KFC {
    //套餐必点
    private String hamburger;
    private String chips;
    //套餐选点
    private String chicken;
    private String cola;
    private String pizza;
    public KFC(String hamburger,String chips){
        this.hamburger = hamburger;
        this.hamburger = chips;
    }
    public void setChicken(String chicken) {
        this.chicken = chicken;
    }
    public void setCola(String cola) {
        this.cola = cola;
    }
    public void setPizza(String pizza) {
        this.pizza = pizza;
    }

抽象建造者（builder）

public abstract class Builder {
        abstract Builder setChicken();
        abstract Builder setCola();
        abstract Builder setPizza();
        abstract KFC getKFC();
}

具体建造者(ConcreteBuilder)

public class ConcreteBuilder extends Builder {
    KFC kfc;
    public ConcreteBuilder(String hamburger,String chips){
        kfc = new KFC(hamburger,chips);
    }
    @Override
    Builder setChicken() {
        kfc.setChicken("鸡腿");
        return this;
    }
    @Override
    Builder setCola() {
        kfc.setCola("可乐");
        return this;
    }
    @Override
    Builder setPizza() {
        kfc.setPizza("披萨");
        return this;
    }
    @Override
    KFC getKFC() {
        return kfc;
    }
}

测试

public class BTest {
    public static void main(String[] args) {
       KFC kfc = new ConcreteBuilder("汉堡","薯条").setChicken().setCola().getKFC();
    }
}

如果不需要抽象建造者的角色来规定生产内容，那么代码到这里其实还有进一步的简化空间。

【关键代码】

使用静态内部类的方式

【进一步简化】

public class KFC {
    //套餐必点
    private String hamburger;
    private String chips;
    //套餐选点
    private String chicken;
    private String cola;
    private String pizza;
    
    //一定要有一个带有Builder参数的建造者
    private KFC(Builder builder) {
        this.hamburger = builder.hamburger;
        this.chips = builder.chips;
        this.chicken = builder.chicken;
        this.cola = builder.cola;
        this.pizza = builder.pizza;
    }
    //注意必须为静态内部类
    public static class Builder{
        //套餐必点
        private String hamburger;
        private String chips;
        //套餐选点
        private String chicken;
        private String cola;
        private String pizza;
        public Builder(String hamburger,String chips){
            this.hamburger = hamburger;
            this.chips = chips;
        }
        public Builder setChicken(){
            this.chicken = "小鸡腿";
            return this;
        }
        public Builder setCola(){
            this.cola = "小可乐";
            return this;
        }
        public Builder setPizza(){
            this.pizza = "小披萨";
            return this;
        }
        
        //生成一个产品
        public KFC getKFC(){
            return new KFC(this);
        }
    }
}

测试

public class BuilderTest {
   public static void main(String[] args) {
       KFC kfc = new KFC.Builder("大汉堡", "小薯条").setChicken().setCola().getKFC();
       System.out.println(kfc);
    }
}

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。
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。
使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象。
增加新的具体建造者无须修改原有代码。
若产品间的差异很大，则不适合使用建造者模式。
抽象工厂模式VS建造者模式抽象工厂模式是对产品家族的创建，一个产品家族是一系列产品：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。

设计模式-建造者模式

引例

一般解法

建造者模式

建造者模式解法

建造者模式在JDK的应用和源码分析

案例

简化版的建造者模式

采用链式编程的方式

使用静态内部类的方式

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