Java二十三种设计模式-建造者模式（4/23）

建造者模式：构建复杂对象的专家

引言

建造者模式（Builder Pattern）是一种创建型设计模式，用于创建一个复杂的对象，同时允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就能构建它们，它将对象的构建和表示分离，使得相同的构建过程可以创建出不同的表示。

基础知识，java设计模式总体来说设计模式分为三大类：

（1）创建型模式，共5种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

（2）结构型模式，共7种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

（3）行为型模式，共11种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

第一部分：建造者模式概述

建造者模式是一种高级的创建型设计模式，旨在提供一种灵活的解决方案，用于创建复杂的对象。

1.1 定义与用途

建造者模式的基本定义

建造者模式将一个复杂对象的构建过程封装起来，同时允许按步骤构造对象。它允许用户通过相同的创建过程生成不同的表示。

为何在复杂对象的创建中需要建造者模式

分离构建和表示：将对象的构建过程从其表示中分离出来，使得构建过程不会影响对象的使用。
控制复杂性：对于包含多个组成部分的复杂对象，建造者模式可以逐步构建对象，而不是一次性完成，从而简化了构建过程。
增强灵活性：允许系统在构建过程中的不同阶段进行修改，而不影响其他部分。

1.2 组成元素

产品（Product）

定义：最终要创建的复杂对象。
角色：通常是多个简单对象的组合体，由建造者模式逐步构建。

建造者（Builder）

定义：一个接口，定义了创建产品的方法。
角色：提供了一个抽象接口，使得不同的建造者可以构建同一产品的不同表示。

导演者（Director）

定义：负责使用建造者来创建产品的类。
角色：它知道如何使用建造者来得到最终的产品，通常持有一个建造者对象，并使用该对象的构建方法来创建产品。

具体建造者（Concrete Builder）

定义：实现建造者接口的具体类。
角色：实现具体的构建过程，通常包含一个产品对象，并定义了如何构建该产品的步骤。

客户端（Client）

角色：使用导演者和建造者来获取最终的产品，客户端不直接与产品或具体建造者交互。

角色之间的交互

客户端：通过导演者请求产品。
导演者：使用具体建造者来构建产品。
具体建造者：实现建造者接口，负责构建产品的具体步骤。

建造者模式特别适合于那些需要通过多个步骤来构建的对象，且这些步骤可能因不同的使用场景而异。通过使用建造者模式，我们可以在不牺牲对象的完整性和一致性的情况下，提供灵活的对象创建过程。在下一部分中，我们将通过Java代码示例来展示建造者模式的具体实现。

第二部分：建造者模式实现

2.1 Java实现示例

以下是使用Java语言实现建造者模式的一个示例。假设我们正在构建一个复杂的汽车对象，汽车由多个部件组成，如引擎、轮胎等。

// 产品接口
interface Car {
    void assembleEngine();
    void assembleWheels();
    // 其他组装方法...
}

// 具体产品
class SportsCar implements Car {
    public void assembleEngine() {
        System.out.println("Assembling sports car engine.");
    }

    public void assembleWheels() {
        System.out.println("Assembling sports car wheels.");
    }
    // 其他组装方法实现...
}

// 建造者接口
interface CarBuilder {
    CarBuilder setEngine();
    CarBuilder setWheels();
    // 其他设置方法...
    Car build();
}

// 具体建造者
class SportsCarBuilder implements CarBuilder {
    private SportsCar car;

    public SportsCarBuilder() {
        this.car = new SportsCar();
    }

    public CarBuilder setEngine() {
        car.assembleEngine();
        return this;
    }

    public CarBuilder setWheels() {
        car.assembleWheels();
        return this;
    }
    
    // 其他设置方法...

    public Car build() {
        return car;
    }
}

// 导演者
class CarDirector {
    public Car construct(CarBuilder builder) {
        return builder.setEngine().setWheels().build();
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        CarBuilder builder = new SportsCarBuilder();
        CarDirector director = new CarDirector();
        
        Car car = director.construct(builder);
        // 使用car...
    }
}