[设计模式Java实现附plantuml源码~创建型] 复杂对象的组装与创建——建造者模式

前言：
为什么之前写过Golang 版的设计模式，还在重新写Java 版？
答：因为对于我而言，当然也希望对正在学习的大伙有帮助。Java作为一门纯面向对象的语言，更适合用于学习设计模式。
为什么类图要附上uml
因为很多人学习有做笔记的习惯，如果单纯的只是放一张图片，那么学习者也只能复制一张图片，可复用性较低，附上uml，方便有新理解时，快速出新图。

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[设计模式Java实现附plantuml源码]专链

1. 确保对象的唯一性～单例模式
2. 集中式工厂的实现～简单工厂模式
3. 多态工厂的实现——工厂方法模式
4. 产品族的创建——抽象工厂模式
5. 对象的克隆～原型模式
6. 复杂对象的组装与创建——建造者模式

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复杂对象的组装与创建——建造者模式

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。建造者模式一步一步地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。

@startuml

class Product {
	- partA
	- partB
	- partC

}

abstract class Builder {
	+ buildPartA()
	+ buildPartB()
	+ buildPartC()
	+ getResult(): Product
}

class Director {
- builder
+ construct()
}
note left of Director::"construct()"
	builder.buildPartA();
	builder.buildPartB();
	builder.buildPartC()
	return builder.getResult();
end note

Director *-> Builder: 指挥者跟builder属于组合关系

class concreteBuilder extends Builder {
	+ buildPartA()
	+ buildPartB()
	+ buildPartC()
	+ getResult(): Product
}

concreteBuilder .left..> Product : 具体建造者生产对象



@enduml

在建造者模式结构中包含以下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（），用于创建复杂对象的各个部件；另一类方法是 getResult（），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，定义并明确其所创建的复杂对象，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其装配过程。
（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。客户端一般只需要与指挥者进行交互，在客户端确定具体建造者的类型，并实例化具体建造者对象（也可以通过配置文件和反射机制)，然后通过指挥者类的构造函数或者Setter方法将该对象传入指挥者类中。

代码简单实现

package create;

// 使用示例
public class BuilderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new CarBuilder()
            .setBrand("Toyota")
            .setModel("Camry")
            .setYear(2022)
            .setHorsepower(203)
            .build();

        System.out.println(car);
    }
}

// 产品类
class Car {
    private final String brand;
    private final String model;
    private final int year;
    private final int horsepower;

    public Car(String brand, String model, int year, int horsepower) {
        this.brand = brand;
        this.model = model;
        this.year = year;
        this.horsepower = horsepower;
    }

    // Getters
    // ...

    @Override
    public String toString() {
        return "Car [brand=" + brand + ", model=" + model + ", year=" + year + ", horsepower=" + horsepower + "]";
    }
}

// 建造者类
class CarBuilder {
    private String brand;
    private String model;
    private Integer year;
    private Integer horsepower;

    public CarBuilder setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
        return this;
    }

    public CarBuilder setModel(String model) {
        this.model = model;
        return this;
    }

    public CarBuilder setYear(int year) {
        this.year = year;
        return this;
    }

    public CarBuilder setHorsepower(int horsepower) {
        this.horsepower = horsepower;
        return this;
    }

    public Car build() {
        if (brand == null || model == null || year == null || horsepower == null) {
            throw new RuntimeException("没有完全建造产品");
        }
        return new Car(brand, model, year, horsepower);
    }
}

建造者模式总结

建造者模式的主要优点如下：

（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）每个具体建造者都相对独立，而与其他具体建造者无关。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。

建造者模式的主要缺点如下：

（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，就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）如果产品的内部结构复杂且多变，可能会需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，这就导致系统变得很庞大，增加系统的理解难度和运行成本。

适用场景

在以下情况下可以考虑使用建造者模式：
（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变量。
（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。

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作者简介：作为某云服务提供商的后端开发人员，我将在这里与大家简要分享一些实用的开发小技巧。在我的职业生涯中积累了丰富的经验，希望能通过这个博客与大家交流、学习和成长。技术栈：Java、PHP、Python、Vue、React

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