設計模式—— 十一 ：建造者模式什麼是建造者模式？建造者模式優缺點建造者模式的應用場景

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文章目錄

• 什麼是建造者模式？
• 建造者模式優缺點

• • 優點
  • 缺點

• 建造者模式的應用場景

建造者模式（Builder Pattern）也叫做生成器模式，其定義如下：

Separate the construction of a complex object from its representation so that the same construction process can create different representations.（将一個複雜對象的建構與它的表示分離，使得同樣的建構過程可以建立不同的表示。）

建造者模式一步一步建立一個複雜的對象，它允許使用者隻通過指定複雜對象的類型和内容就 可以建構它們，使用者不需要知道内部的具體建構細節。

建造者模式的通用類圖如圖11-1所示

圖11-1:建造者模式通用類圖

在建造者模式結構圖中包含如下幾個角色：

● Builder（抽象建造者）：它為建立一個産品Product對象的各個部件指定抽象接口，在該接口中一般聲明兩類方法，一類方法是buildPartX()，它們用于建立複雜對象的各個部件；另一 類方法是getResult()，它們用于傳回複雜對象。Builder既可以是抽象類，也可以是接口。

●ConcreteBuilder（具體建造者）：它實作了Builder接口，實作各個部件的具體構造和裝配方 法，定義并明确它所建立的複雜對象，也可以提供一個方法傳回建立好的複雜産品對象。

●Product（産品角色）：它是被建構的複雜對象，包含多個組成部件，具體建造者建立該産品 的内部表示并定義它的裝配過程。

● Director（指揮者）：指揮者又稱為導演類，它負責安排複雜對象的建造次序，指揮者與抽 象建造者之間存在關聯關系，可以在其construct()建造方法中調用建造者對象的部件構造與裝 配方法，完成複雜對象的建造。用戶端一般隻需要與指揮者進行互動，在用戶端确定具體建 造者的類型，并執行個體化具體建造者對象（也可以通過配置檔案和反射機制），然後通過指揮 者類的構造函數或者Setter方法将該對象傳入指揮者類中。

建造者模式的通用源代碼也比較簡單。

• Product(産品角色)

  在建造者模式的定義中提到了複雜對象，那麼什麼是複雜對象？簡單來說，複雜對象是指那 些包含多個成員屬性的對象，這些成員屬性也稱為部件或零件，如汽車包括方向盤、發動 機、輪胎等部件，電子郵件包括發件人、收件人、主題、内容、附件等部件

public class Product { 
    private String partA; //定義部件，部件可以是任意類型
    private String partB; 
    private String partC;
    //省略getter、setter方法
    
}      

• Builder(抽象建造者)

  在抽象類Builder中聲明了一系列抽象的buildPartX()方法用于建立複雜産品的各個部件，具體 建造過程在ConcreteBuilder中實作，此外還提供了工廠方法getResult()，用于傳回一個建造好的完整産品。

public abstract class Builder {
    //建立産品對象
    protected Product product=new Product(); 
    public abstract void buildPartA(); 
    public abstract void buildPartB(); 
    public abstract void buildPartC(); //傳回産品對象 

    public Product getResult() {
        return product;
    }
}      

• ConcreteBuilder（具體建造者）

  在ConcreteBuilder中實作了buildPartX()方法，通過調用Product的setPartX()方法可以給産品對象 的成員屬性設值。不同的具體建造者在實作buildPartX()方法時将有所差別，如setPartX()方法 的參數可能不一樣，在有些具體建造者類中某些setPartX()方法無須實作（提供一個空實 現）。而這些對于用戶端來說都無須關心，用戶端隻需知道具體建造者類型即可。

public class ConcreteProduct extends Builder{

    @Override
    public void buildPartA() {
        //具體實作
    }

    @Override
    public void buildPartB() {
        //具體實作
    }

    @Override
    public void buildPartC() {
         //具體實作
    }

}      

• Director（指揮者）

  指揮者類Director主要有兩個作用：一方面它隔離 了客戶與建立過程；另一方面它控制産品的建立過程，包括某個buildPartX()方法是否被調用 以及多個buildPartX()方法調用的先後次序等。指揮者針對抽象建造者程式設計，用戶端隻需要知 道具體建造者的類型，即可通過指揮者類調用建造者的相關方法，傳回一個完整的産品對 象。在實際生活中也存在類似指揮者一樣的角色，如一個客戶去購買電腦，電腦銷售人員相 當于指揮者，隻要客戶确定電腦的類型，電腦銷售人員可以通知電腦組裝人員給客戶組裝一 台電腦。

public class Director {
    private Builder builder;

    public Director(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    public void setBuilder(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }
    
    //産品建構與組裝方法 
    public Product construct() { 
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB(); builder.buildPartC();
        return builder.getResult();
    }
}      

導演類起到封裝的作用，避免高層子產品深入到建造者内部的實作類。當然，在建造者模 式比較龐大時，導演類可以有多個。

● 封裝性 使用建造者模式可以使用戶端不必知道産品内部組成的細節。

● 建造者獨立，容易擴充 BenzBuilder和BMWBuilder是互相獨立的，對系統的擴充非常有利。

● 便于控制細節風險 由于具體的建造者是獨立的，是以可以對建造過程逐漸細化，而不對其他的子產品産生任 何影響。

● 建造者模式所建立的産品一般具有較多的共同點，其組成部分相似，如果産品之間的差異 性很大，例如很多組成部分都不相同，不适合使用建造者模式，是以其使用範圍受到一定的 限制。

● 如果産品的内部變化複雜，可能會導緻需要定義很多具體建造者類來實作這種變化，導緻系統變得很龐大，增加系統的了解難度和運作成本。

• 需要生成的産品對象有複雜的内部結構，這些産品對象通常包含多個成員屬性。
• 需要生成的産品對象的屬性互相依賴，需要指定其生成順序。
• 對象的建立過程獨立于建立該對象的類。在建造者模式中通過引入了指揮者類，将建立過 程封裝在指揮者類中，而不在建造者類和客戶類中。
• 隔離複雜對象的建立和使用，并使得相同的建立過程可以建立不同的産品。