三、建造者模式

文章目录

1 基本介绍
2 案例
- 2.1 Car 类
- 2.2 CarBuilder 抽象类
- 2.3 EconomyCarBuilder 类
- 2.4 LuxuryCarBuilder 类
- 2.5 CarDirector 类
- 2.6 测试程序
- 2.7 测试结果
- 2.8 总结
3 各角色之间的关系
- 3.1 角色
- - 3.1.1 Product ( 产品 )
  - 3.1.2 Builder ( 抽象建造者 )
  - 3.1.3 ConcreteBuilder ( 具体建造者 )
  - 3.1.4 Director ( 指挥者 )
- 3.2 类图
4 注意事项
5 在源码中的使用
- 5.1 RequestConfig.Builder 的源码
- 5.2 使用 RequestConfig.Builder 构建对象
- 5.3 总结
6 优点
7 使用场景
8 总结

1 基本介绍

建造者模式（Builder Pattern）是一种 创建型 设计模式，该模式指出：将一个复杂对象的构造与它的表现 (对象的类型及属性) 分离，使同样的构建过程可以创建不同表现的对象。它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容来构建它们，而不需要知道内部的具体构建细节。

2 案例

本案例演示了两种类型（经济型和豪华型）的汽车生产（只涉及了组装发动机、轮胎、方向盘）：

2.1 Car 类

public class Car { // 汽车类，假设内部很复杂
    private String engine; // 发动机
    private String wheel; // 轮胎
    private String steeringWheel; // 方向盘

    public String getEngine() {
        return engine;
    }

    public void setEngine(String engine) {
        this.engine = engine;
    }

    public String getWheel() {
        return wheel;
    }

    public void setWheel(String wheel) {
        this.wheel = wheel;
    }

    public String getSteeringWheel() {
        return steeringWheel;
    }

    public void setSteeringWheel(String steeringWheel) {
        this.steeringWheel = steeringWheel;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "engine='" + engine + '\'' +
                ", wheel='" + wheel + '\'' +
                ", steeringWheel='" + steeringWheel + '\'' +
                '}';
    }
}

2.2 CarBuilder 抽象类

public abstract class CarBuilder { // 抽象的汽车建造者，也可以定义成接口 interface
	// 以下三个方法的返回值都是 CarBuilder，从而可以使用 链式编程
    public abstract CarBuilder assembleEngine(); // 组装发动机
    public abstract CarBuilder assembleWheel(String wheel); // 组装车轮
    public abstract CarBuilder assembleSteeringWheel(); // 组装方向盘
    
    public abstract Car build(); // 返回构建的对象
}

2.3 EconomyCarBuilder 类

public class EconomyCarBuilder extends CarBuilder { // 经济型汽车建造者
    private Car car;

    public EconomyCarBuilder() {
        this.car = new Car();
    }

    @Override
    public CarBuilder assembleEngine() {
        car.setEngine("小排量发动机");
        return this;
    }

    @Override
    public CarBuilder assembleWheel(String wheel) {
        car.setWheel(wheel);
        return this;
    }

    @Override
    public CarBuilder assembleSteeringWheel() {
        car.setSteeringWheel("常规方向盘");
        return this;
    }

    @Override
    public Car build() {
        return car;
    }
}

2.4 LuxuryCarBuilder 类

public class LuxuryCarBuilder extends CarBuilder { // 豪华型汽车建造者
    private Car car;

    public LuxuryCarBuilder() {
        this.car = new Car();
    }

    @Override
    public CarBuilder assembleEngine() {
        car.setEngine("大排量发动机");
        return this;
    }

    @Override
    public CarBuilder assembleWheel(String wheel) {
        car.setWheel(wheel);
        return this;
    }

    @Override
    public CarBuilder assembleSteeringWheel() {
        car.setSteeringWheel("带加热功能的方向盘");
        return this;
    }

    @Override
    public Car build() {
        return car;
    }
}

2.5 CarDirector 类

public class CarDirector { // 建造汽车的指挥者
    private CarBuilder carBuilder;

    public CarDirector(CarBuilder carBuilder) {
        this.carBuilder = carBuilder;
    }

    public Car construct(String wheel) { // 构建一个汽车对象
        return carBuilder.assembleEngine()
                .assembleWheel(wheel)
                .assembleSteeringWheel()
                .build(); // 使用了 链式编程
    }
}

2.6 测试程序

public class Main { // 测试程序
    public static void main(String[] args) {
        CarDirector carDirector = new CarDirector(new EconomyCarBuilder());
        Car economyCar = carDirector.construct("耐用的轮胎");
        System.out.println(economyCar);
        
        carDirector = new CarDirector(new LuxuryCarBuilder());
        Car luxuryCar = carDirector.construct("噪音小的轮胎");
        System.out.println(luxuryCar);
    }
}

2.7 测试结果

Car{engine='小排量发动机', wheel='耐用的轮胎', steeringWheel='常规方向盘'}
Car{engine='大排量发动机', wheel='噪音小的轮胎', steeringWheel='带加热功能的方向盘'}

2.8 总结

可以发现，在 CarDirector 构建对象时，既不需要了解是哪个 CarBuilder 的子类在参与构建，也不需要了解其方法的具体实现，只是简单地传递参数、调用方法即可构建 Car 这个“复杂”（假设它很复杂）的对象。

此外，如果想要构建一种新的（属性不同） Car，只需要继承 CarBuilder 抽象类，并实现其中的方法，就可以将其作为构造 CarDirector 的参数，从而使用 CarDirector 建造 Car 了。

3 各角色之间的关系

3.1 角色

3.1.1 Product ( 产品 )

该角色是一个复杂的对象，由 多个部件 组成，具有 一定的功能和特点，不能直接通过构造器得到。本案例中，Car 类扮演这个角色。

3.1.2 Builder ( 抽象建造者 )

该角色负责 定义创建产品对象的各个部件的方法，并且 定义返回构建的产品对象的方法。本案例中，CarBuilder 抽象类扮演这个角色。

3.1.3 ConcreteBuilder ( 具体建造者 )

该角色负责 实现创建产品对象的各个部件的方法，并且 实现返回构建的产品对象的方法。本案例中，EconomyCarBuilder, LuxuryCarBuilder 类扮演这个角色。

3.1.4 Director ( 指挥者 )

该角色负责 按照一定的顺序使用创建产品对象的各个部件的方法。它并不依赖具体的建造者，只调用在抽象建造者中定义的方法。本案例中，CarDirector 类扮演这个角色。

3.2 类图

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说明：这是 传统的 建造者模式的类图，如果希望支持 链式编程，则可以把建造者的所有 buildPart() 方法的返回值从 void 改为 Builder。另外，这些 buildPart() 方法不一定没有参数，根据实际情况而定。

4 注意事项

抽象建造者 的设计应包含产品所有部件的创建和装配方法，确保每个具体建造者都实现这些方法（使用 abstract 关键字修饰）。
具体建造者 的编写应根据产品的 组成部分 和 组装顺序 来实现抽象建造者接口。
指挥者 需要根据 一定的逻辑和顺序 来调用具体建造者的方法，以组织产品的创建过程。

5 在源码中的使用

5.1 RequestConfig.Builder 的源码

public static class Builder { // Builder 是 RequestConfig 的静态内部类
    private boolean expectContinueEnabled;
    private HttpHost proxy;
    private InetAddress localAddress;
    // ... 省略很多成员变量

    Builder() {
        super();
    	// ... 省略很多赋值
    }

    public Builder setExpectContinueEnabled(final boolean expectContinueEnabled) {
        this.expectContinueEnabled = expectContinueEnabled;
        return this;
    }

    public Builder setProxy(final HttpHost proxy) {
        this.proxy = proxy;
        return this;
    }

    public Builder setLocalAddress(final InetAddress localAddress) {
        this.localAddress = localAddress;
        return this;
    }

	// ... 省略了很多方法

    public RequestConfig build() {
        return new RequestConfig(
                expectContinueEnabled,
                proxy,
                localAddress,
                // ... 省略了很多参数
                normalizeUri);
    }
}

5.2 使用 RequestConfig.Builder 构建对象

先确保你的项目中已经包含了 Apache HttpClient 的依赖，这里给出 Maven 的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.apache.httpcomponents</groupId>
    <artifactId>httpclient</artifactId>
    <version>4.5.13</version>
</dependency>

以下是使用 RequestConfig.Builder 生成 RequestConfig 对象的一个示例：

RequestConfig.Builder builder = RequestConfig.custom()
        .setSocketTimeout(3000)
        .setConnectTimeout(3000)
        .setConnectionRequestTimeout(3000);
RequestConfig config = builder.build();

5.3 总结

Apache HttpClient 中的 RequestConfig.Builder 是一个典型的建造者类示例，它用于构建 RequestConfig 对象，该对象包含了请求的配置信息。

6 优点

分离构建和表现：建造者模式将一个复杂对象的构建过程与其表现分离，从而可以更灵活地构建不同表现的对象。
易于扩展：由于具体建造者和指导者之间的 松耦合 关系，可以在不影响客户端代码（即不需要修改使用 Director 建造对象的代码）的前提下，新增或替换具体建造者，从而扩展或修改构建过程。
更好的封装性：由于建造者模式将复杂对象的构建过程封装在具体建造者中，客户端只需要调用 Director 的 construct() 方法即可，无需关心具体的构建过程。
对象构建的精确控制：通过建造者模式，可以在 Director 中 精确地 控制对象的构建过程，包括每个部分的 构建顺序、构建时的 参数设置 等，从而得到更精确的结果。