嘻哈说：设计模式之建造者模式

首先，请您欣赏 建造者模式的原创歌曲 。

嘻哈说：建造者模式
作曲：懒人
作词：懒人
Rapper:懒人

将一个复杂对象的构建与它的表示分离
使得同样构建过程可以创建不同的表示
真是一步一步创建一个复杂对象的过程好似绅士
我在绞尽脑汁想着怎么包饺子
先皮再陷的构建过程不会存在猫腻
但皮和陷各有不同需要各位老师傅
我就是导演者，负责构建的整个过程
老师傅呢，是具体建造者，建造每个部件干活不磨蹭
饺子是产品角色，由一系列部件组成，不陌生
对了，记得还有抽象建造者
这样才能说声建造者模式可用
或者产品类中有个静态内部类Builder
这种方式算是折中
复制代码

试听请点击这里

闲来无事听听曲，知识已填脑中去；

学习复习新方式，头戴耳机不小觑。

番茄课堂，学习也要酷。

2、定义

无论是在现实世界中还是在软件系统中，都存在一些复杂的对象，它们拥有多个组成部分，如电脑，它包括CPU、硬盘、内存等各种部件。

对于大多数用户而言，无须知道这些部件的装配细节，也几乎不会使用单独某个部件，而是完整的一台电脑。

由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法确相对稳定。如何应对这种变化？

如何提供一种“封装机制”来隔离出“复杂对象的各个部分”的变化，从而保持系统中的 “稳定构建算法”不随着需求改变而改变？

这就是要说的建造者模式。

使用建造者模式，用户只需要指定复杂对象的类型就可以得到该对象，而无须知道其内部的具体构造细节。

我们来看一下建造者模式的定义。

将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

怎么理解呢？

首先，是一个复杂的对象，并且将它的构造和表示分开。

这样做的目的是可以单独管理构建的过程，避免了调用者关心创建对象内部的逻辑或者顺序。

而且还可以用一样的构造过程创建不同的表示。

它既然是用来创建对象，那肯定就是 创建型模式 。

3、场景

美食饺子

番茄餐厅的后厨。

厨师长：最近有不少客户反馈，咱们的饺子上菜速度比较慢。我呢，重新规划了一下流程，首先擀饺子皮，然后绞饺子馅，最后搞熟。

厨师A：好的。

厨师长：你们不用管这个流程，我来负责流程。你们就负责擀饺子皮，绞饺子馅，还有搞熟。我让你们做哪步就做哪步。明白没？

厨师A：明白了。

厨师长：明白了还不赶紧干活去，这一天天的，什么时候能像我一样，求生欲这么强，咱们上菜速度就上去了。

4、建造者模式

建造者模式的UML类图。

package com.fanqiekt.builder;

/**
 * 饺子
 *
 * @Author: 番茄课堂-懒人
 */
public class Dumpling {
    private String wrapper; //饺子皮
    private String stuffing; //饺子馅

    public String getWrapper() {
        return wrapper;
    }

    public void setWrapper(String wrapper) {
        this.wrapper = wrapper;
    }

    public String getStuffing() {
        return stuffing;
    }

    public void setStuffing(String stuffing) {
        this.stuffing = stuffing;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "饺子皮是" + wrapper + ",饺子馅是" + stuffing;
    }
}
复制代码

Dumpling：它是产品（Product）角色，由一系列部件组成。

一般是一个较为复杂的对象，也就是说创建对象的过程比较复杂，一般会有比较多的代码量。

在本类图中，产品类是一个具体的类，而非抽象类。

实际编程中，产品类可以是由一个抽象类与它的不同实现组成，也可以是由多个抽象类与他们的实现组成。

package com.fanqiekt.builder;

/**
 * 抽象的Builder类
 *
 * @Author: 番茄课堂-懒人
 */
public interface Builder {
    // 饺子皮
    void buildWrapper(String wrapper);
    // 饺子馅
    void buildStuffing(String stuffing);
    // 创建Dumpling
    Dumpling build();
}
复制代码

Builder：它是抽象建造者（Builder）角色，给出一个抽象接口，以规范产品对象的各个组成成分的建造。

一般而言，此接口独立于应用程序的业务逻辑。

模式中直接创建产品对象的是具体建造者 (ConcreteBuilder)角色。

一般来说，产品所包含的零件数目与建造方法的数目相符。换言之，有多少零件，就有多少相应的建造方法。

引入抽象建造者的目的，是为了将建造的具体过程交与它的子类来实现，方便扩展其他的建造方式。

package com.fanqiekt.builder;

/**
 * 具体的 Builder类， 水饺的Builder
 *
 * @Author: 番茄课堂-懒人
 */
public class DumplingBuilder implements Builder{
    private Dumpling dumpling = new Dumpling();

    @Override
    public void buildWrapper(String wrapper) {
        System.out.println("制作饺子皮：" + wrapper);
        dumpling.setWrapper(wrapper);
    }

    @Override
    public void buildStuffing(String stuffing) {
        System.out.println("制作饺子陷：" + stuffing);
        dumpling.setStuffing(stuffing);
    }

    @Override
    public Dumpling build() {
        System.out.println("下过煮饺子");
        return dumpling;
    }
}
复制代码

DumplingBuilder：它是具体建造者（ConcreteBuilder）角色。

实现抽象类的所有未实现的方法，具体来说一般是两项任务：组建产品；返回组建好的产品。

它就相当于场景中的厨师A。

package com.fanqiekt.builder;

/**
 * 导演者
 *
 * @Author: 番茄课堂-懒人
 */
public class Director {
    Builder builder;

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

    public void constructDumpling(String wrapper, String stuffing){
        builder.buildWrapper(wrapper);
        builder.buildStuffing(stuffing);
    }
}
复制代码

Director：它是导演者（Director）角色，负责调用适当的建造者来组建产品。

导演类一般不与产品类发生依赖关系，与导演类直接交互的是建造者类。

一般来说，导演类被用来封装程序中易变、及其复杂的部分。

package com.fanqiekt.builder;

/**
 * 客户端
 *
 * @Author: 番茄课堂-懒人
 */
public class Client {
    public static void main(String args[]){
        Builder builder = new DumplingBuilder();
        Director director = new Director(builder);
        director.constructDumpling("白面饺子皮", "猪肉大葱馅");
        Dumpling dumpling = builder.build();
        System.out.println("饺子出锅喽：" + dumpling.toString());
    }
}

复制代码

导演者角色是与客户端打交道的角色。

导演者将客户端创建产品的请求划分为对各个零件的建造请求，再将这些请求委派给具体建造者角色。

具体建造者角色是做具体建造工作的，但是却不为客户端所知。

在实际应用中，很多会把该角色省略。

他就相当于场景中求生欲极强的厨师长。

我们可以运行下，看一下结果。

制作饺子皮：白面饺子皮
制作饺子陷：猪肉大葱馅
下过煮饺子
饺子出锅喽：饺子皮是白面饺子皮,饺子馅是猪肉大葱馅

复制代码

如果我现在不止想做水饺，我还想做个蒸饺怎么办？

很简单，直接创建个新的Builder。

package com.fanqiekt.builder;

/**
 * 具体的 Builder类， 蒸饺的Builder
 *
 * @Author: 番茄课堂-懒人
 */
public class SteamedDumplingBuilder implements Builder{
    private Dumpling dumpling = new Dumpling();

    @Override
    public void buildWrapper(String wrapper) {
        System.out.println("制作饺子皮：" + wrapper);
        dumpling.setWrapper(wrapper);
    }

    @Override
    public void buildStuffing(String stuffing) {
        System.out.println("制作饺子陷：" + stuffing);
        dumpling.setStuffing(stuffing);
    }

    @Override
    public Dumpling build() {
        System.out.println("放在蒸笼上蒸饺子");
        return dumpling;
    }
}
复制代码

这就是抽象建造者的作用了。

5、建造者模式变种

您是不是感觉建造者角色太多，太麻烦了？

这个时候，我们建造者的变种就该登台亮相了。

建造者模式变种的UML类图。

package com.fanqiekt.builder.varietas;

/**
 * 饺子
 *
 * @Author: 番茄课堂-懒人
 */
public class Dumpling {
    Params params = new Params();

    private Dumpling(){
    }

    private String getWrapper() {
        return params.wrapper;
    }

    public String getStuffing() {
        return params.stuffing;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "饺子皮是" + getWrapper() + ",饺子馅是" + getStuffing();
    }

    /**
     * 静态内部类 Builder
     */
    public static class Builder {
        Params params = new Params();

        public Builder setWrapper(String wrapper) {
            params.wrapper = wrapper;
            return this;
        }

        public Builder setStuffing(String stuffing) {
            params.stuffing = stuffing;
            return this;
        }

        public Dumpling build() {
            Dumpling dumpling = new Dumpling();
            params.apply(dumpling.params);
            System.out.println("下过煮饺子");
            return dumpling;
        }
    }

    private static class Params {
        private String wrapper; //饺子皮
        private String stuffing; //饺子馅

        private void apply(Params params){
            System.out.println("制作饺子皮：" + wrapper);
            params.wrapper = wrapper;
            System.out.println("制作饺子陷：" + stuffing);
            params.stuffing = stuffing;
        }
    }
}
复制代码

在变种当中，抽象建造者角色没有了，导演者角色没有了，只剩下产品角色和具体建造者角色了。

具体建造者变成了产品的私有静态内部类。

增加了Params静态内部类，它是用来封装用到的属性的。

为什么要专门封装这么一个类呢？

如果没有的话，则Dumpling会拥有wrapper、stuffing属性。Builder中也要拥有wrapper、stuffing属性。

为了属性的统一性，就增加了Params静态内部类。

6、用途

建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象，它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们，用户不需要知道内部的具体构建细节。

所以，它的作用主要体现在两方面：复杂对象的构建、忽略具体的构建细节。

大概用途是：

（1）遇到多个构造器参数时。

（2）相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的事件结果时。

（3）需要生成的产品对象的属性相互依赖，建造者模式可以强迫生成顺序。

7、优点

良好的封装性。

使用建造者模式可以使客户端不必知道产品内部的组成细节。

良好的扩展性。

增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，指挥者类针对抽象建造者类编程，系统扩展方便。

更加精细化。

可以更加精细地控制产品的创建过程。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中，使得创建过程更加清晰，也更方便使用程序来控制创建过程。

创建不同的产品

将产品本身与产品的创建过程解耦，使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象。

用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象。

8、缺点

系统庞大。

如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大。

使用局限性。

建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，则不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。