建造者模式

模式动机

在现实世界以及软件系统中，存在一些复杂对象，它们拥有多个组成部分，比如汽车包括车轮、方向盘、发动机等，但对于大部分用户来说，他们并不关心这些组装细节，也不会使用单独的配件，而是直接去用完整的汽车。这就引入了建造者模式，该模式可以将部件和其组装过程分开，一步一步创建一个复杂对象。用户只要制定对象的类型就可以得到对象，无需知道内部构造细节。

现在着眼于软件开发，一个复杂系统可能包含许多成员属性，这些成员属性可能引用了某个对象，在赋值的时候可能存在这样那样的限制条件。我们要做的就是通过一个建造者来封装这些复杂的“赋值”组合过程，返回给客户端一个已经建造完毕的完整产品对象，而用户无需关心该对象所包含的属性和它们的组装方式。即分离构建与表示，同样的构建过程可以获得不同的表示。

应用

一步一步创建复杂对象，用户只需要告知复杂对象的类型和内容就可以构建他们。

建造者模式包含如下角色：

抽象建造者Builder
具体建造者ConcreteBuilder
指挥者Director
产品Product

建造者模式还引入了一个关键类“指挥者”Director，它有两个作用：

隔离客户端和生产过程
控制产品的生产，也就是利用Builder来build产品

具体实现上，指挥者面向抽象建造者编程，客户端只需要告知指挥者具体建造者的类型，指挥者就可以调用建造者的相关方法构建一个完整产品并返回。

典型代码如下：

public class Product {
    private String partA; //可以是任意类型
    private String partB;
    private String partC;
    //partA的Getter方法和Setter方法省略
    //partB的Getter方法和Setter方法省略
    //partC的Getter方法和Setter方法省略
}

public abstract class Builder {
    protected Product product = new Product();
    public abstract void buildPartA();
    public abstract void buildPartB();
    public abstract void buildPartC();
    public Product getResult() {
        return product;
    }
}

public class Director {
    private Builder builder;
    public Director(Builder builder) {
    	this.builder = builder;
    }
    public void setBuilder(Builder builder) {
        // 客户端在这里告知指挥者具体的建造者是哪一个
        // 所以实际上客户端和Director与Builder之间都有耦合
    	this.builder = builer;
    }
    public Product construct() {
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB();
        builder.buildPartC();
        return builder.getResult();
    }
}

客户端代码片段如下：

// ...
Builder builder = new ConcreteBuilder(); // 客户端获取具体建造者类型
Director director = new Director(builder); // 客户端通知指挥者具体建造者
Product product = director.construct(); // 客户端通过指挥者直接获取完整产品
// ...

实例：KFC套餐

KFCWaiter即充当指挥者的角色

优点

客户端不必知道产品内部组成的细节，产品本身与创建过程解耦，相同的创建过程可以创建不同的产品（根据建造者实例的不同）
更精细的控制产品创建过程
增加新的建造者时无需修改原有具体类的代码，指挥者类是面向接口（抽象建造者类）编程的，符合开闭原则

缺点

使用范围受限，当产品之间差异太大时，不适合建造者模式
如果产品内部变化复杂，需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，系统可能会很庞大

适用场合

需要生成的产品对象有复杂的内部结构
需要生成的产品对象的属性互相依赖，并且需要制定生成顺序
对象的创建过程独立于创建该对象的类：即引入了指挥者来从全局上负责产品的创建，而不是建造者来创建完整的产品
隔离复杂对象的创建和使用，使得相同的创建过程可以创建不同的产品

实例：游戏地图、人物

在许多游戏中，地图包括多种元素，比如天空、地面、背景、装饰物等等，人物则包括身体、服装、装备等组成部分，可以使用建造者模式对他们进行设计，通过不同的具体建造者创建出不同的地图和人物。

简化建造者模式

省略抽象建造者

当系统确定只需要一个具体建造者的时候，可以忽略抽象建造者，因为没有扩展的必要

省略指挥者

在上述条件下，如果抽象建造者已被省略，那么指挥者也可以被省略，让唯一的一个具体建造者同时扮演指挥者和建造者的角色。

对比抽象工厂模式

建造者模式返回的是一个组装好的产品，而抽象工厂返回的是一系列处于同一产品族中的产品。
抽象工厂模式中，客户端实例化具体工厂，调用其方法来获取所需对象；建造者模式中，客户端可以不调用建造者的方法，而是通过指挥者来指导生成对象，侧重于一步步构建复杂对象，返回一个完整产品对象

Director director = new Director();
director.setBuilder(new RedBuilder());
director.buildCap();
director.setBuilder(new GreenBuilder());
director.buildClothes();
director.setBuilder(new BlackBuilder());
director.setShoes();
director.getRole();

通俗的讲，抽象工厂模式就是一个汽车配件生产工厂，而建造者模式是一个汽车组装工厂，通过这些配件可以创建一辆完整的汽车。

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