设计模式（七）创建者模式之建造者模式

这里写目录标题

概述
需求
需求类图
- Bike
- Builder
- MobikeBuilder
- OfoBuilder
- Director
- Client
- Client
- 优缺点
- 使用场景
模式扩展
- Computer
- Client
- 创建者模式对比
- - 工厂方法模式VS建造者模式
  - 抽象工厂模式VS建造者模式
总结

概述

建造者模式又叫生成器模式，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属性的对象
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，不需要知道内部的具体构建细节（如用户在选购汽车的时候，只需要选择好方向盘、轮胎、发动机类型，不需要知道零件是怎么制造出来的）
例如需要把这些的配件组装成一个主机。第一步安装CPU、第二步安装风扇、第三步安装内存条…
建造者模式注重于组装。

需求

创建共享单车

生产自行车是一个复杂的过程，它包含了车架，车座等组件的生产。而车架又有碳纤维，铝合金等材质的，车座有橡胶，真皮等材质。对于自行车的生产就可以使用建造者模式。

这里Bike是产品，包含车架，车座等组件；Builder是抽象建造者，MobikeBuilder和OfoBuilder是具体的建造者；Director是指挥者。类图如下：

需求类图

Bike

package com.lx.design.creator.builder;

/**
 * TODO 添加描述
 *
 * @author lx
 * @date 2024/6/18 23:11
 * 自行车类
 */
public class Bike {
    private String frame;
    private String seat;

    public String getFrame() {
        return frame;
    }

    public void setFrame(String frame) {
        this.frame = frame;
    }

    public String getSeat() {
        return seat;
    }

    public void setSeat(String seat) {
        this.seat = seat;
    }
}

Builder

package com.lx.design.creator.builder;

/**
 * TODO 添加描述
 *
 * @author lx
 * @date 2024/6/18 23:12
 */
public abstract class Builder {
    protected Bike bike = new Bike();

    public abstract void buildFrame();
    public abstract void buildSeat();
    public abstract Bike createBike();
}

MobikeBuilder

package com.lx.design.creator.builder;

/**
* TODO 添加描述
*
* @author lx
* @date 2024/6/18 23:13
* 摩拜单车
*/
public class MobikeBuilder extends Builder {
   @Override
   public void buildFrame() {
       bike.setFrame("铝合金车架");
   }

   @Override
   public void buildSeat() {
       bike.setSeat("真皮车座");
   }

   @Override
   public Bike createBike() {
       return bike;
   }
}

OfoBuilder

package com.lx.design.creator.builder;

/**
* TODO 添加描述
*
* @author lx
* @date 2024/6/18 23:13
*/
public class OfoBuilder extends Builder{
   @Override
   public void buildFrame() {
       bike.setFrame("碳纤维车架");
   }

   @Override
   public void buildSeat() {
       bike.setSeat("橡胶车座");
   }

   @Override
   public Bike createBike() {
       return bike;
   }
}

Director

package com.lx.design.creator.builder;

/**
* TODO 添加描述
*
* @author lx
* @date 2024/6/18 23:15
*/
public class Director {
   private Builder mBuilder;

   public Director(Builder builder) {
       mBuilder = builder;
   }

   public Bike construct() {
       mBuilder.buildFrame();
       mBuilder.buildSeat();
       return mBuilder.createBike();
   }
}

Client

package com.lx.design.creator.builder;

/**
* TODO 添加描述
*
* @author lx
* @date 2024/6/18 23:16
*/
public class Client {
  public static void main(String[] args) {
      //创建建造者
      MobikeBuilder mobikeBuilder = new MobikeBuilder();
      //复制建造者
      Director director = new Director(mobikeBuilder);

      //建造者构建自行车
      Bike bike = director.construct();
      System.out.println(bike.getFrame());
      System.out.println(bike.getSeat());
  }
 
}

注意：

上面示例是 Builder模式的常规用法，指挥者类 Director 在建造者模式中具有很重要的作用，它用于指导具体构建者如何构建产品，控制调用先后次序，并向调用者返回完整的产品类，但是有些情况下需要简化系统结构，可以把指挥者类和抽象建造者进行结合

// 抽象 builder 类
public abstract class Builder {

    protected Bike mBike = new Bike();

    public abstract void buildFrame();
    public abstract void buildSeat();
    public abstract Bike createBike();
    
    //添加以下代码
    public Bike construct() {
        this.buildFrame();
        this.BuildSeat();
        return this.createBike();
    }
}

Client

public static void main(String[] args) {
        Bike bike = new MobikeBuilder().construct();
        System.out.println(bike.getFrame());
         System.out.println(bike.getSeat());
    }

优缺点

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：

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。

使用场景

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。

模式扩展

建造者模式除了上面的用途外，在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。

Computer

package com.lx.design.creator.builder.three;

/**
 * TODO 添加描述
 *
 * @author lx
 * @date 2024/6/19 16:27
 */
public class Computer {
    private String cpu;
    private String wifi;


    // 私有构造方法，只能通过Builder来创建对象
    private Computer(ComputerBuilder builder) {
     this.cpu=   builder.cpu;
     this.wifi=   builder.wifi;

    }

    public String getCpu() {
        return cpu;
    }

    public void setCpu(String cpu) {
        this.cpu = cpu;
    }

    public String getWifi() {
        return wifi;
    }

    public void setWifi(String wifi) {
        this.wifi = wifi;
    }

    public static class ComputerBuilder {
        private String cpu;
        private String wifi;



        public String getCpu() {
            return cpu;
        }

        public ComputerBuilder setCpu(String cpu) {
            this.cpu = cpu;
            return this;
        }

        public String getWifi() {
            return wifi;
        }

        public ComputerBuilder setWifi(String wifi) {
            this.wifi = wifi;
            return this;
        }

        public Computer build(){

            return new Computer(this);
        }
    }
}

Client

package com.lx.design.creator.builder.three;

/**
 * TODO 添加描述
 *
 * @author lx
 * @date 2024/6/19 16:33
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Computer build = new Computer.ComputerBuilder().setCpu("cpu")
                .setWifi("wifi").build();

        System.out.println(build.getWifi());
        System.out.println(build.getCpu());
    }
}