【设计模式】第四篇：建造者模式也没那么难

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一 引言

说明：如果想要直接阅读定义等理论内容，可以直接跳转到第二大点

在生活中有很多场景与我们今天要说的 “建造者模式” 是非常匹配的，打个比方一台计算机是由 CPU、内存、显卡、内存、鼠标、键盘、显示器等等内容组合而成的，我们想要一台电脑，我们不会可能自己去做这些配件，一般都是通过告诉销售公司，然后其派生产技术人员给你做好指定的配件。

先不管，谁买，谁做，谁管理的问题，我们可以分析得到，建造电脑的这个 “过程” 是稳定的也就是说，不管什么配置的电脑，这些配件都是必须要有的，只是具体的细节不一样，例如你的配置更好，他的差一些

但是，我作为一个买家，我并不想管这些，我只告诉你，我要一台中等配置的电脑，你负责“建造”好给我就行了，这就是建造者模式比较通俗的讲法

下面我们通过这个计算机的例子，循序渐进的看一下：

二 通过例子循序渐进认识建造者模式

首先，不管怎么建，怎么买，一个 Computer 电脑类是必须的，我们随便挑选三个组件来进行演示，CPU、内存、显示器，补充其 get set toString 方法

代码语言：javascript
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/**
 * 产品：电脑
 */
public class Computer {
    private String cpu; // CPU
    private String graphicsCard; // 内存
    private String displayScreen; // 显示器

public String getCpu() {
    return cpu;
}

public void setCpu(String cpu) {
    this.cpu = cpu;
}

public String getGraphicsCard() {
    return graphicsCard;
}

public void setGraphicsCard(String graphicsCard) {
    this.graphicsCard = graphicsCard;
}

public String getDisplayScreen() {
    return displayScreen;
}

public void setDisplayScreen(String displayScreen) {
    this.displayScreen = displayScreen;
}

@Override
public String toString() {
    return "Computer{" +
            "cpu='" + cpu + '\'' +
            ", graphicsCard='" + graphicsCard + '\'' +
            ", displayScreen='" + displayScreen + '\'' +
            '}';
}



}

(一) 最简单直白的方式（不好）

这种方法基本可以说没什么技术含量了，直接 new + set 就行了

代码语言：javascript
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public class Test {

public static void main(String[] args) {

Computer computer = new Computer();

computer.setCpu("英特尔酷睿 i5 处理器");

computer.setGraphicsCard("4g内存");

computer.setDisplayScreen("14寸 1080p 60hz显示器");

System.out.println(computer.toString());

}

}

打印一下结果：

Computer{cpu='英特尔酷睿 i5 处理器', graphicsCard='4g', displayScreen='14寸 1080p 60hz显示器'}

(二) 客户直接联系生产技术人员

上面这种方式，不用说也知道不合适了，所以技术人员（建造者）他来了！但是不同的技术人员会制作的配件也不一样，例如有的会做 144hz 的显示器，而有的专攻 60hz 的显示器，有高低配置，不同型号之分

为此我们为其抽象出一个 ComputerBuilder 的抽象类

代码语言：javascript
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/**


    

  • 

    电脑的建造者
    
*/
    
public abstract class ComputerBuilder {
    
abstract void buildCpu(); // 建造CPU
    
abstract void buildGraphicsCard(); // 建造内存
    
abstract void buildDisplayScreen(); // 建造显示器
    

    abstract Computer getComputer(); // 拿到这台电脑
    
}

下面就来写建造者的具体实现，例如先写一个低配置电脑建造的实现

代码语言：javascript
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/**



  • 

    低配置电脑
    
*/
    
public class LowConfigurationComputerBuilder extends ComputerBuilder {
    

    private Computer computer;
    

    public LowConfigurationComputerBuilder(){
    
computer = new Computer();
    
}
    

    @Override
    
void buildCpu() {
    
computer.setCpu("英特尔酷睿 i5 处理器");
    
System.out.println("buildCpu: 英特尔酷睿 i5 处理器");
    
}
    

    @Override
    
void buildGraphicsCard() {
    
computer.setGraphicsCard("8g内存");
    
System.out.println("buildGraphicsCard: 8g内存");
    
}
    

    @Override
    
void buildDisplayScreen() {
    
computer.setDisplayScreen("1080p 60hz显示器");
    
System.out.println("buildDisplayScreen: 1080p 60hz显示器");
    
}
    

    @Override
    
Computer getComputer() {
    
return computer;
    
}
    
}

    • 测试一下：

    代码语言：javascript
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    public class Test {
    
public static void main(String[] args) {
    
// 创建低配置电脑建造者
    
LowConfigurationComputerBuilder builder = new LowConfigurationComputerBuilder();
    
builder.buildCpu();
    
builder.buildGraphicsCard();
    
builder.buildDisplayScreen();
    
Computer computer = builder.getComputer();
    
System.out.println("建造出的电脑: " + computer );
    
}
    
}

    执行结果：

    buildCpu: 英特尔酷睿 i5 处理器
    buildGraphicsCard: 8g内存
    buildDisplayScreen: 1080p 60hz显示器
    建造出的电脑: Computer{cpu='英特尔酷睿 i5 处理器', graphicsCard='8g内存', displayScreen='1080p 60hz显示器'}

    (三) 客户联系销售公司

    虽然上面的方法是比第一种强一些，但是客户自己去联系生产技术人员，显然不是很合理，正常的做法，我们都是先去联系销售公司，告诉他们我想要什么配置的电脑就可以了，细节我并不想管

    代码语言：javascript
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    public class SalesCompany {
    
public Computer buildComputer(ComputerBuilder builder){
    
builder.buildCpu();
    
builder.buildGraphicsCard();
    
builder.buildDisplayScreen();
    
return builder.getComputer();
    
}
    
}

    测试代码

    代码语言：javascript
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    public class Test {
    
public static void main(String[] args) {
    
// 创建低配置电脑建造者
    
LowConfigurationComputerBuilder builder = new LowConfigurationComputerBuilder();
    
// 创建电脑销售中心
    
SalesCompany salesCompany = new SalesCompany();
    
// 指定具体的电脑建造者去完成 电脑 这个产品
    
Computer computer = salesCompany.buildComputer(builder);
    
System.out.println("建造出的电脑: " + computer );
    
}
    
}

    现在代码已经比较完善了，也就是我们买家通过联系电脑销售中心，然后销售中心去调用用户想要的配置的建造者，刚才我们创建的是一个“低配置电脑建造者”，如果我们想要换成中等配置的电脑，该怎么做呢？

    现在只需要增加一个中等配置电脑建造者，实现Builder抽象类就可以了

    代码语言：javascript
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    /**
    


  • 

    低配置电脑
    
*/
    
public class MiddleConfigurationComputerBuilder extends ComputerBuilder {
    

    private Computer computer;
    

    public MiddleConfigurationComputerBuilder(){
    
computer = new Computer();
    
}
    

    @Override
    
void buildCpu() {
    
computer.setCpu("英特尔酷睿 i7 处理器");
    
System.out.println("buildCpu: 英特尔酷睿 i7 处理器");
    
}
    

    @Override
    
void buildGraphicsCard() {
    
computer.setGraphicsCard("16g内存");
    
System.out.println("buildGraphicsCard: 16g内存");
    
}
    

    @Override
    
void buildDisplayScreen() {
    
computer.setDisplayScreen("2k 144hz显示器");
    
System.out.println("buildDisplayScreen: 2k 60hz显示器");
    
}
    

    @Override
    
Computer getComputer() {
    
return computer;
    
}
    
}

    • 测试一下

    代码语言：javascript
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    public class Test {
    
public static void main(String[] args) {
    
MiddleConfigurationComputerBuilder builder = new MiddleConfigurationComputerBuilder();
    
// 创建电脑销售中心
    
SalesCompany salesCompany = new SalesCompany();
    
// 指定具体的电脑建造者去完成 电脑 这个产品
    
Computer computer = salesCompany.buildComputer(builder);
    
System.out.println("建造出的电脑: " + computer );
    
}
    
}

    运行结果

    buildCpu: 英特尔酷睿 i7 处理器
    buildGraphicsCard: 16g内存
    buildDisplayScreen: 2k 60hz显示器
    建造出的电脑: Computer{cpu='英特尔酷睿 i7 处理器', graphicsCard='16g内存', displayScreen='2k 144hz显示器'}

    其实到这里一个建造者模式的实例就写完了，下面我们结合概念，来深入理解一下建造者模式

    三 建造者模式

    (一) 概念

    建造者模式：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

    • 也就是说，产品的生成过程或者说组成，是不变的，而每一部分都是可以自行选择的，即其内部表象是可以变化的，这也就是所说的变与不变相分离
    • 此种情况下，用户只需要指定建造的类型就可以得到他们，而具体的过程和细节就不需要知道了

    (二) 优缺点

    首先，此模式封装性好，构建和表示进行了分离，每一个建造者都是相互独立的，利于解耦和扩展，符合 “开闭原则” 同时客户调用时，不需要知道产品细节

    但是也正是因为产品生成过程这个不变的部分，限制了它的使用范围，同时如果产品内部日后发生什么改变，则建造者也得同样修改，维护成本不小

    (三) 结构

    根据上面的结构图，我们分别说明一下其中的四个角色（除 Client 调用者以外）

    • Product（产品角色）：多个组件构成的复杂对象，即上述例子中的电脑
    • Builder（抽象建造者）：一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口/抽象类，一般还包含一个返回结果的方法，如上述中的 ComputerBuilder 类
    • ConcreteBuilder（具体建造者）：Builder 的具体实现类，如上述中具体的 低配置电脑建造者 和 中等配置电脑建造者
    • Director（指挥者）：调用建造者对象中的部件构造与装配方法，以创建一个复杂对象
    • 指挥者中不含具体产品信息
    • 其隔离了客户与对象的生产过程

    (四) 适用场景

    • 顺序会对同一方法的结果产生影响，例如建房子，应当先打地基，再架钢筋水泥
    • 同一个对象可以装配不同的部件或者零件，同时结果不同
    • 产品类有复杂的内部结构，且这些产品对象具有共性

    四 结尾

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