iOS 设计模式之六（建造者模式）

一、概念

1、建造者模式的动机

没有人买车会只买一个轮胎或者方向盘，大家买的都是一辆包含轮胎、方向盘和发动机等多个部件的完整汽车。如何将这些部件组装成一辆完整的汽车并返回给用户，这是建造者模式需要解决的问题。

2、建造者模式的定义

建造者模式(Builder Pattern)：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。建造者模式是一种对象创建型模式。

建造者模式又称为生成器模式，它是一种较为复杂、使用频率也相对较低的创建型模式。建造者模式为客户端返回的不是一个简单的产品，而是一个由多个部件组成的复杂产品。

3、建造者模式的4个角色

1）Builder（抽象建造者）：它为创建一个产品Product对象的各个部件指定抽象接口，在该接口中一般声明两类方法，一类方法是buildPartX()，它们用于创建复杂对象的各个部件；另一类方法是getResult()，它们用于返回复杂对象。Builder既可以是抽象类，也可以是接口。

2）ConcreteBuilder（具体建造者）：它实现了Builder接口，实现各个部件的具体构造和装配方法，定义并明确它所创建的复杂对象，也可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。

3）Product（产品角色）：它是被构建的复杂对象，包含多个组成部件，具体建造者创建该产品的内部表示并定义它的装配过程。

4）Director（指挥者）：指挥者又称为导演类，它负责安排复杂对象的建造次序，指挥者与抽象建造者之间存在关联关系，可以在其construct()建造方法中调用建造者对象的部件构造与装配方法，完成复杂对象的建造。

4、建造者模式与抽象工厂模式的区别

建造者模式与抽象工厂模式有点相似，但是建造者模式返回一个完整的复杂产品，而抽象工厂模式返回一系列相关的产品。在抽象工厂模式中，客户端通过选择具体工厂来生成所需对象，而在建造者模式中，客户端通过指定具体建造者类型并指导Director类如何去生成对象，侧重于一步步构造一个复杂对象，然后将结果返回。如果将抽象工厂模式看成一个汽车配件生产厂，生成不同类型的汽车配件，那么建造者模式就是一个汽车组装厂，通过对配件进行组装返回一辆完整的汽车。

5、结构图

建造者模式

二、示例

1）首先创建一个Phone类，是产品角色；

2）然后创建一个PhoneBuilder协议，是抽象建造者，是个接口；

3）然后创建HuaWeiBuilder类和IphoneBuilder类，两个类都遵循PhoneBuilder协议，实现协议的接口，是具体建造者；

4）最后创建PhoneDirector类，是指挥者。

具体代码如下：

Phone类：

@interface Phone : NSObject
@property(nonatomic, copy) NSString *cpu;
@property(nonatomic, copy) NSString *screen;
@property(nonatomic, copy) NSString *camera;
@property(nonatomic, copy) NSString *system;
@end

@implementation Phone
@end

PhoneBuilder协议：

@protocol PhoneBuilder 
@property(nonatomic, strong) Phone *phone;
- (void)buildCPU;
- (void)buildScreen;
- (void)buildCamera;
- (void)buildSystem;
@end

typedef id PhoneBuilder; //重新命名类型，方便后面使用

HuaWeiBuilder类：

@interface HuaWeiBuilder : NSObject
@end

@implementation HuaWeiBuilder
@synthesize phone = _phone;

- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        _phone = [Phone new];
    }
    return self;
}

- (void)buildCPU {
    _phone.cpu = @"麒麟处理器";
}

- (void)buildScreen {
    _phone.screen = @"京东方屏幕";
}

- (void)buildCamera {
    _phone.camera = @"莱卡摄像头";
}

- (void)buildSystem {
    _phone.system = @"安卓系统";
}
@end

IphoneBuilder类：

@interface IphoneBuilder : NSObject
@end

@implementation IphoneBuilder
@synthesize phone = _phone;

- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        _phone = [Phone new];
    }
    return self;
}

- (void)buildCPU {
    _phone.cpu = @"A系列处理器";
}

- (void)buildScreen {
    _phone.screen = @"三星屏幕";
}

- (void)buildCamera {
    _phone.camera = @"Sony摄像头";
}

- (void)buildSystem {
    _phone.system = @"iOS系统";
}
@end

PhoneDirector类：

@interface PhoneDirector : NSObject
- (Phone *)constructWithBuilder:(PhoneBuilder)builder;
@end

@implementation PhoneDirector
- (Phone *)constructWithBuilder:(PhoneBuilder)builder {
    [builder buildCPU];
    [builder buildScreen];
    [builder buildCamera];
    [builder buildSystem];
    return builder.phone;
}
@end

运行代码：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    PhoneDirector *director = [PhoneDirector new];
    HuaWeiBuilder *huaWeiBuilder = [HuaWeiBuilder new];
    IphoneBuilder *iPhoneBuilder = [IphoneBuilder new];
    
    Phone *huaWeiPhone = [director constructWithBuilder:huaWeiBuilder];
    Phone *iphone = [director constructWithBuilder:iPhoneBuilder];
    NSLog(@"HuaWeiPhone：cpu = %@, screen = %@, camera = %@, system = %@", huaWeiPhone.cpu, huaWeiPhone.screen, huaWeiPhone.camera, huaWeiPhone.system);
    NSLog(@"iPhone：cpu = %@, screen = %@, camera = %@, system = %@", iphone.cpu, iphone.screen, iphone.camera, iphone.system);
}

打印结果：

HuaWeiPhone：cpu = 麒麟处理器, screen = 京东方屏幕, camera = 莱卡摄像头, system = 安卓系统
iPhone：cpu = A系列处理器, screen = 三星屏幕, camera = Sony摄像头, system = iOS系统

三、总结

建造者模式的核心在于如何一步步构建一个包含多个组成部件的完整对象，使用相同的构建过程构建不同的产品，在软件开发中，如果我们需要创建复杂对象并希望系统具备很好的灵活性和可扩展性可以考虑使用建造者模式。

在有些情况下，为了简化系统结构，可以将Director和抽象建造者Builder进行合并，在Builder中提供逐步构建复杂产品对象的construct()方法。

1、优点

1、在建造者模式中，客户端不必知道产品内部组成的细节，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。

2、每一个具体建造者都相对独立，而与其他的具体建造者无关，因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者，用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象。由于指挥者类针对抽象建造者编程，增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，系统扩展方便，符合“开闭原则”。

3、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。

2、缺点

1、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，例如很多组成部分都不相同，不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。

2、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，增加系统的理解难度和运行成本。

3、适用场景

1、需要生成的产品对象有复杂的内部结构，这些产品对象通常包含多个成员属性。

2、需要生成的产品对象的属性相互依赖，需要指定其生成顺序。

3、对象的创建过程独立于创建该对象的类。在建造者模式中通过引入了指挥者类，将创建过程封装在指挥者类中，而不在建造者类和客户类中。

4、隔离复杂对象的创建和使用，并使得相同的创建过程可以创建不同的产品。

4、iOS应用举例

比如SDWebImage的SDWebImageDownloader和SDWebImageDownloaderOperation就是director和builder之间的关系。前者不负责具体的下载操作，只负责管理builder，builder负责图片的具体下载。

Demo地址：iOS-Design-Patterns