沒有人買車會隻買一個輪胎或者方向盤，大家買的都是一輛包含輪胎、方向盤和發動機等多個部件的完整汽車。如何将這些部件組裝成一輛完整的汽車并傳回給使用者，這是建造者模式需要解決的問題。建造者模式又稱為生成器模式，它是一種較為複雜、使用頻率也相對較低的建立型模式。建造者模式為用戶端傳回的不是一個簡單的産品，而是一個由多個部件組成的複雜産品。
8.1 遊戲角色設計
| Sunny軟體公司遊戲開發小組決定開發一款名為《Sunny群俠傳》的網絡遊戲，該遊戲采用主流的RPG(Role Playing Game,角色扮演遊戲)模式，玩家可以在遊戲中扮演虛拟世界中的一個特定角色，角色根據不同的遊戲情節和統計資料（如力量、魔法、技能等）具有不同的能力，角色也會随着不斷更新而擁有更加強大的能力。 作為RPG遊戲的一個重要組成部分，需要對遊戲角色進行設計，而且随着該遊戲的更新将不斷增加新的角色。不同類型的遊戲角色，其性别、臉型、服裝、發型等外部特性都有所差異，例如“天使”擁有美麗的面容和披肩的長發，并身穿一襲白裙；而“惡魔”極其醜陋，留着光頭并穿一件刺眼的黑衣。 Sunny公司決定開發一個小工具來建立遊戲角色，可以建立不同類型的角色并可以靈活增加新的角色。 |
Sunny公司的開發人員通過分析發現，遊戲角色是一個複雜對象，它包含性别、臉型等多個組成部分，不同的遊戲角色其組成部分有所差異，如圖8-1所示：
圖8-1 幾種不同的遊戲角色造型
（注：本圖中的遊戲角色造型來源于網絡，特此說明）
無論是何種造型的遊戲角色，它的建立步驟都大同小異，都需要逐漸建立其組成部分，再将各組成部分裝配成一個完整的遊戲角色。如何一步步建立一個包含多個組成部分的複雜對象，建造者模式為解決此類問題而誕生。
8.2 建造者模式概述
建造者模式是較為複雜的建立型模式，它将用戶端與包含多個組成部分（或部件）的複雜對象的建立過程分離，用戶端無須知道複雜對象的内部組成部分與裝配方式，隻需要知道所需建造者的類型即可。它關注如何一步一步建立一個的複雜對象，不同的具體建造者定義了不同的建立過程，且具體建造者互相獨立，增加新的建造者非常友善，無須修改已有代碼，系統具有較好的擴充性。
建造者模式定義如下：
| 建造者模式(Builder Pattern)：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。建造者模式是一種對象建立型模式。 |
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。建造者模式結構如圖8-2所示：
圖8-2 建造者模式結構圖
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。
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，一個典型的複雜對象類代碼示例如下：
| class Product { private String partA; //定義部件，部件可以是任意類型，包括值類型和引用類型 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 } |
在抽象建造者類中定義了産品的建立方法和傳回方法，其典型代碼如下：
| 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; } } |
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。
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（提供一個空實作）。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。
在建造者模式的結構中還引入了一個指揮者類Director，該類主要有兩個作用：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。指揮者類的代碼示例如下：
| class Director { private Builder builder; public Director(Builder builder) { this.builder=builder; } public void setBuilder(Builder builder) { this.builder=builer; } //産品建構與組裝方法 public Product construct() { builder.buildPartA(); builder.buildPartB(); builder.buildPartC(); return builder.getResult(); } } |
在指揮者類中可以注入一個抽象建造者類型的對象，其核心在于提供了一個建造方法construct()，在該方法中調用了builder對象的構造部件的方法，最後傳回一個産品對象。
對于用戶端而言，隻需關心具體的建造者即可，一般情況下，用戶端類代碼片段如下所示：
| …… Builder builder = new ConcreteBuilder(); //可通過配置檔案實作 Director director = new Director(builder); Product product = director.construct(); …… |
可以通過配置檔案來存儲具體建造者類ConcreteBuilder的類名，使得更換新的建造者時無須修改源代碼，系統擴充更為友善。在用戶端代碼中，無須關心産品對象的具體組裝過程，隻需指定具體建造者的類型即可。
建造者模式與抽象工廠模式有點相似，但是建造者模式傳回一個完整的複雜産品，而抽象工廠模式傳回一系列相關的産品；在抽象工廠模式中，用戶端通過選擇具體工廠來生成所需對象，而在建造者模式中，用戶端通過指定具體建造者類型并指導Director類如何去生成對象，側重于一步步構造一個複雜對象，然後将結果傳回。如果将抽象工廠模式看成一個汽車配件生産廠，生成不同類型的汽車配件，那麼建造者模式就是一個汽車組裝廠，通過對配件進行組裝傳回一輛完整的汽車。
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