java设计模式之 - 建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）是一种创建型设计模式，它通过将对象的构建过程分离出来，使得同样的构建过程可以创建不同的表示形式。

简单来说，建造者模式允许你按步骤创建复杂的对象，同时将对象的构建与其表示分离。

主要解决的问题是当创建一个复杂对象时，如果直接在代码中进行对象的创建和初始化，会导致代码变得复杂而难以维护。

而建造者模式通过将对象的构建过程委派给不同的建造者，使得代码更加清晰、可读，并且可以灵活地构建不同的对象表示形式。

当我们需要创建一个对象，但该对象具有复杂的构建过程，并且构建过程可以有不同的表示形式时，可以考虑使用建造者模式。

例如，假设我们要创建一个电子商务网站的用户注册表单，该表单包含许多字段，有些字段是必填的，有些是可选的。

使用建造者模式可以将表单的构建过程分解成多个步骤，每个步骤负责构建一个字段，然后根据需求选择性地添加或跳过某些字段，最后构建出一个完整的用户注册表单对象。

让我们以一个更具生活中的例子来说明建造者模式。假设你要组装一台电脑，电脑由处理器、内存、硬盘和显示器等组件组成。

使用建造者模式，你可以定义一个电脑建造者类，该类负责按照特定的步骤来组装电脑。你可以选择添加或跳过某些组件，也可以根据需求选择不同的型号或品牌的组件。

最后，通过电脑建造者类的构建方法，你可以得到一台完整的电脑对象。

建造者模式的优点包括：

1. 将对象的构建过程封装在一个建造者类中，使得客户端代码与具体构建过程解耦，提高了代码的可维护性和可读性。
2. 可以灵活地构建不同表示形式的对象，通过调整建造者的步骤和配置，可以得到不同的对象。
3. 可以更好地控制对象的构建过程，避免了在代码中直接创建和初始化对象的复杂性。

建造者模式的缺点包括：

1. 建造者模式增加了代码的复杂性，因为需要定义多个类来实现构建者和产品对象，可能会增加项目的工程复杂性。
2. 如果产品的属性发生变化，需要修改构建者类和产品类，可能会引起一定的维护成本。

建造者模式适用于以下场景：

1. 当创建一个复杂对象的构建过程需要独立于其表示时。
2. 当需要构建不同表示形式的对象时，可以使用相同的构建过程。
3. 当需要更好地控制对象的构建过程和表示时，可以使用建造者模式。

下面是一个使用Java代码示例来说明建造者模式的实现：

// 产品类
class Computer {
    private String processor;
    private int memory;
    private int storage;
    private String display;

    // 省略构造函数和其他方法

    // Setter方法省略

    // Getter方法省略
}

// 建造者接口
interface ComputerBuilder {
    void buildProcessor(String processor);
    void buildMemory(int memory);
    void buildStorage(int storage);
    void buildDisplay(String display);
    Computer getComputer();
}

// 具体建造者类
class StandardComputerBuilder implements ComputerBuilder {
    private Computer computer;

    public StandardComputerBuilder() {
               this.computer = new Computer();
    }

    public void buildProcessor(String processor) {
        computer.setProcessor(processor);
    }

    public void buildMemory(int memory) {
        computer.setMemory(memory);
    }

    public void buildStorage(int storage) {
        computer.setStorage(storage);
    }

    public void buildDisplay(String display) {
        computer.setDisplay(display);
    }

    public Computer getComputer() {
        return computer;
    }
}

// 指导者类
class ComputerDirector {
    public Computer buildComputer(ComputerBuilder builder) {
        builder.buildProcessor("Intel Core i7");
        builder.buildMemory(8);
        builder.buildStorage(256);
        builder.buildDisplay("24-inch LCD");

        return builder.getComputer();
    }
}

// 客户端代码
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ComputerBuilder builder = new StandardComputerBuilder();
        ComputerDirector director = new ComputerDirector();

        Computer computer = director.buildComputer(builder);

        // 使用构建完成的电脑对象
        System.out.println(computer);
    }
}

在上面的示例中，我们定义了一个产品类 Computer，它具有一些属性（处理器、内存、硬盘和显示器）。然后我们定义了一个建造者接口 ComputerBuilder，它包含了构建产品的方法。接着我们实现了具体的建造者类 StandardComputerBuilder，它负责构建具体的产品对象。最后，我们定义了一个指导者类 ComputerDirector，它负责调用建造者的方法来构建产品对象。

在客户端代码中，我们创建了一个具体的建造者对象 StandardComputerBuilder，然后将该建造者对象传递给指导者类 ComputerDirector 的 buildComputer 方法来构建电脑对象。最终，我们获得了一个构建完成的电脑对象，并可以使用它进行后续操作。

这个示例展示了建造者模式的实现过程，通过将创建和构建对象的过程分离，我们可以灵活地构建不同配置的电脑对象，同时保持代码的可读性和可维护性。