【设计模式】 - 创建者模式 -建造者模式

前言

创建型模式的主要关注点是“怎样创建对象？”，它的主要特点是“将对象的创建与使用分离”。这样可以降低系统的耦合度，使用者不需要关注对象的创建细节。

创建型模式分为：
单例模式
工厂方法模式
抽象工程模式
原型模式
建造者模式

建造者模式

1. 建造者模式

1.1 概述

将一个复杂对象的构建与表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
分离了部件的构造(由Builder来负责)和装配(由Director负责)。 从而可以构造出复杂的对象。这个模式适用于：某个对象的构建过程复杂的情况。
由于实现了构建和装配的解耦。不同的构建器，相同的装配，也可以做出不同的对象；相同的构建器，不同的装配顺序也可以做出不同的对象。也就是实现了构建算法、装配算法的解耦，实现了更好的复用。
建造者模式可以将部件和其组装过程分开，一步一步创建一个复杂的对象。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。

1.2 结构

抽象建造者类（Builder）：这个接口规定要实现复杂对象的那些部分的创建，并不涉及具体的部件对象的创建。
具体建造者类（ConcreteBuilder）：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。在构造过程完成后，提供产品的实例。
产品类（Product）：要创建的复杂对象。
指挥者类（Director）：调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指导者中不涉及具体产品的信息，只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。

1.3 实现（保证对象各部分完整创建）

​ 一般客户端直接和Director导向器沟通，通过向Director传入不同的ConcreteBuilder（具体建造者）构建不同表示的Product（产品）。
所以建造者模式把对象的构建（由Builder的实现来负责的）和装配（由Director负责的）进行了解耦，不同的构建器，相同的装配，也可以做出不同的产品。

抽象建造者

public interface Builder {
 void setTyre(Tyre tyre);
 void setSeat(Seat seat);
 void setEngine(Engine engine);
}

class Tyre{
 private String tyreVersion;

 public Tyre(){
  this.tyreVersion="入门级轮胎，寿命5年";
 }
 public Tyre(String tyreVersion) {
  this.tyreVersion = tyreVersion;
 }

 public String getTyreVersion() {
  return tyreVersion;
 }
}

class Seat{
 private String SeatVersion;

 public Seat(){
  this.SeatVersion="普通座椅";
 }
 
 public Seat(String seatVersion) {
  SeatVersion = seatVersion;
 }
 
 public String getSeatVersion() {
  return SeatVersion;
 }

}

class Engine{
 private String EngineVersion;

 public Engine(){
  this.EngineVersion="普通发动机";
 }
 
 public Engine(String engineVersion) {
  EngineVersion = engineVersion;
 }
 public String getEngineVersion() {
  return EngineVersion;
 }
}

实际建造者及产品

public class BydBuilder implements Builder {

 private Tyre tyre;
 private Seat seat;
 private Engine engine;
 
 @Override
 public void setEngine(Engine engine) {
  this.engine = engine;
 }

 @Override
 public void setSeat(Seat seat) {
        this.seat = seat; 
 }

 @Override
 public void setTyre(Tyre tyre) {
        this.tyre = tyre;
 }
 //得到产品
 public BydCar getMyBydCar(){
  return new BydCar(tyre, seat, engine);
 }
}

class BydCar{
 private Tyre tyre;
 private Seat seat;
 private Engine engine;
 
 public BydCar(Tyre tyre,Seat seat,Engine engine){
  this.tyre = tyre;
  this.seat = seat;
  this.engine = engine;
  System.out.println(this.toString());
 }
 
 public Tyre getTyre() {
  return tyre;
 }
 public Seat getSeat() {
  return seat;
 }
 public Engine getEngine() {
  return engine;
 }

 @Override
 public String toString() {
  return this.engine.getEngineVersion()+"+"+
         this.tyre.getTyreVersion()+"+"+
         this.seat.getSeatVersion();
 }
}

导向器

public class Director {

 public void highBydCar(Builder builder){
  builder.setEngine(new Engine("高端发动机"));
  builder.setTyre(new Tyre("高端轮胎，可用10年"));
  builder.setSeat(new Seat("高端真皮座椅"));
 }
 
 public void lowBydCar(Builder builder){
  builder.setEngine(new Engine());
  builder.setTyre(new Tyre());
  builder.setSeat(new Seat());
 }
 //目前预售中端款比亚迪
 public void MiddleBydCar(Builder builder){
  builder.setEngine(new Engine("高端发动机"));
  builder.setTyre(new Tyre()); //低端轮胎
  builder.setSeat(new Seat()); //低端座椅
 }
}

客户端调用者

public class Client {

 public static void main(String[] args) {
   //导向器
   Director director = new Director();
   //建造者
   BydBuilder builder = new BydBuilder();
   //产品
   System.out.println("顾客1，看中了高端比亚迪");
   director.highBydCar(builder);
   builder.getMyBydCar();
   System.out.println("顾客2，看中了低端比亚迪");
   director.lowBydCar(builder);
   builder.getMyBydCar();
   System.out.println("顾客3，看中了中端比亚迪");
   director.MiddleBydCar(builder);
   builder.getMyBydCar();
   
   System.out.println("顾客4，希望按照自己的意愿定制比亚迪");
   builder.setEngine(new Engine("高端发动机"));
   builder.setSeat(new Seat("高端座椅"));
   builder.setTyre(new Tyre());//低端轮胎
   builder.getMyBydCar();
 }
}

执行结果

1.4 Demo(保证对象各部分按某种顺序创建)

抽象产品

public abstract class CarModel {

    private ArrayList<String> sequence = new ArrayList<String>(); //维护一个ArrayList保存执行命令关键字

    protected abstract void start();
    protected abstract void stop();
    protected abstract void alarm();
    protected abstract void engineBoom();

    final public void run() {
        for(int i = 0; i < this.sequence.size(); i ++) { //根据ArrayList中保存的顺序执行相应的动作
            String actionName = this.sequence.get(i);
            if(actionName.equalsIgnoreCase("start")) {
                this.start(); //启动汽车
            } else if(actionName.equalsIgnoreCase("stop")) {
                this.stop(); //停止汽车
            } else if(actionName.equalsIgnoreCase("alarm")) {
                this.alarm(); //汽车鸣笛
            } else if(actionName.equalsIgnoreCase("engine boom")) {
                this.engineBoom(); //汽车轰鸣
            }
        }
    }

    final public void setSequence(ArrayList<String> sequence) { //获得执行顺序的命令，即一个ArrayList
        this.sequence = sequence;
    }
}

具体产品

public class BenzModel extends CarModel{
    @Override
    protected void start() {
        System.out.println("奔驰启动……");
    }

    @Override
    protected void stop() {
        System.out.println("奔驰停止……");
    }

    @Override
    protected void alarm() {
        System.out.println("奔驰鸣笛……");
    }

    @Override
    protected void engineBoom() {
        System.out.println("奔驰轰鸣");
    }
}

public class BWMModel extends CarModel{
    @Override
    protected void start() {
        System.out.println("宝马启动……");
    }

    @Override
    protected void stop() {
        System.out.println("宝马停止……");
    }

    @Override
    protected void alarm() {
        System.out.println("宝马鸣笛……");
    }

    @Override
    protected void engineBoom() {
        System.out.println("宝马轰鸣");
    }
}

抽象建造者

public abstract class CarBuilder {
    //建造一个模型，你要给我一个顺序要求
    public abstract void setSequence(ArrayList<String> sequence);
    //设置完毕顺序后，就可以直接拿到这个车辆模型了
    public abstract CarModel getCarModel();
}

具体建造者

public class BenzBuilder extends CarBuilder {

    private BenzModel benz = new BenzModel(); //奔驰车模型

    @Override
    public void setSequence(ArrayList<String> sequence) {
        benz.setSequence(sequence);
    }

    @Override
    public CarModel getCarModel() {
        return benz;
    }
}

public class BWMBuilder extends CarBuilder {

    private BWMModel bmwModel = new BWMModel(); //奔驰车模型

    @Override
    public void setSequence(ArrayList<String> sequence) {
        bmwModel.setSequence(sequence);
    }

    @Override
    public CarModel getCarModel() {
        return bmwModel;
    }
}

导向器

public class Director {
    private ArrayList<String> sequence = new ArrayList<String>();
    private BenzBuilder benzBuilder = new BenzBuilder();
    private BWMBuilder bwmBuilder = new BWMBuilder();

    //A顺序的奔驰车
    public BenzModel getABenzModel() {
        this.sequence.clear();
        this.sequence.add("start");
        this.sequence.add("stop");
        //返回A顺序的奔驰车
        this.benzBuilder.setSequence(sequence);
        return (BenzModel) this.benzBuilder.getCarModel();
    }

    //B顺序的奔驰车
    public BenzModel getBBenzModel() {
        this.sequence.clear();
        this.sequence.add("engine boom");
        this.sequence.add("start");
        this.sequence.add("stop");
        //返回B顺序的奔驰车
        this.benzBuilder.setSequence(sequence);
        return (BenzModel) this.benzBuilder.getCarModel();
    }

    //C顺序的宝马车
    public BenzModel getCBWMModel() {
        this.sequence.clear();
        this.sequence.add("start");
        this.sequence.add("alarm");
        this.sequence.add("stop");
        //返回C顺序的宝马车
        this.bwmBuilder.setSequence(sequence);
        return (BenzModel) this.bwmBuilder.getCarModel();
    }

    //D顺序的宝马车
    public BenzModel getDBWMModel() {
        this.sequence.clear();
        this.sequence.add("engine boom");
        this.sequence.add("start");
        //返回D顺序的宝马车
        this.bwmBuilder.setSequence(sequence);
        return (BenzModel) this.bwmBuilder.getCarModel();
    }
}

测试类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Director director = new Director();
        BenzModel benzModel = director.getABenzModel();
        benzModel.run();
    }
}

1.5 优点、使用场景

优点：
封装性：使用建造者模式可以是客户端不必知道产品内部组成的细节。
建造者独立，容易扩展：BenzBuilder和BMWBuilder是相互独立的，对系统扩展非常有利。
便于控制细节风险：由于具体的建造者是独立的，因此可以对建造者过程逐步细化，而不对其他的模块产生任何影响。

使用场景
相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的事件结果时，可以使用建造者模式。
多个部件或零件，都可以装配到一个对象中，但是产生的运行结果又不想同时，可以使用建造者模式。
产品类非常复杂，或者产品类中的调用顺序不同产生了不同的效能，这时候可以使用建造者模式。

总结： 创建者模式对比

工厂方法模式VS建造者模式

工厂方法模式注重的是整体对象的创建方式；而建造者模式注重的是部件构建的过程，意在通过一步一步地精确构造创建出一个复杂的对象。
我们举个简单例子来说明两者的差异，如要制造一个超人，如果使用工厂方法模式，直接产生出来的就是一个力大无穷、能够飞翔、内裤外穿的超人；而如果使用建造者模式，则需要组装手、头、脚、躯干等部分，然后再把内裤外穿，于是一个超人就诞生了。

抽象工厂模式VS建造者模式

抽象工厂模式实现对产品家族的创建，一个产品家族是这样的一系列产品：具有不同分类维度的产品组合，采用抽象工厂模式则是不需要关心构建过程，只关心什么产品由什么工厂生产即可。建造者模式则是要求按照指定的蓝图建造产品，它的主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品。
如果将抽象工厂模式看成汽车配件生产工厂，生产一个产品族的产品，那么建造者模式就是一个汽车组装工厂，通过对部件的组装可以返回一辆完整的汽车。

来源：https://www.bilibili.com/video/BV1Np4y1z7BU?p=52&spm_id_from=pageDriver&vd_source=b901ef0e9ed712b24882863596eab0ca
https://blog.csdn.net/eson_15/article/details/51325765