大厦设计师 -- 建造者模式 (Builder Pattern) 介绍 使用案例场景分析 优缺点 及代码演示

一句话概括：

使用多个简单对象一步一步构建成复杂对象，将复杂对象的构建与表示相分离。

补充介绍：

建造者模式（Builder Pattern）中有一个 Builder 类，这个类会一步一步构造最终的对象。该 Builder 类是独立于其他对象的。

建造者模式的目的是将复杂对象的构建与表示相分离，使同样的构建过程可以构建不同的表示。将复杂对象的变与不变相分开。

建造高楼大厦时，需要打地基，搭建框架，浇灌混泥土，一层一层盖起来。建造高楼大厦就好比用Builder模式构建一个复杂对象。

肯德基的炸鸡汉堡薯条可乐，可以拼凑在一起成为一个套餐。

参与角色:

1）抽象建造类

2）建造类的实现类（多个不同实现类）

3）复杂对象类

优点：

1）建造者独立，易于扩展；

2）便于控制细节风险

缺点：

1）产品必须有共同点，范围有限制；

2）如果内部变化复杂，会有很多建造类

使用案例或场景：

使用场景：一个类的基本部件不会变，但是其组合一直变化的时候。

需要生成的对象具有复杂的内部结构，需要生成的对象内部本身相互依赖。

案例：肯德基麦当劳的基本食品：汉堡，薯条，炸鸡，可乐…这些东西是不会变得，但是套餐却各种玩法都有，所以可以通过这些基本对象去构建一个复杂对象。Java中的StringBuilder，是根据基本字符串构建出一个复杂字符串。还有Spring Boot 启动类中的SpringApplication对象也是通过builder构建出来的，Spring Cloud Stream中的消息对象，也是builder出来的。

示例程序

需要源码的朋友可以前往github下载：

https://github.com/aharddreamer/chendong/tree/master/design-patterns/demo-code/design-patterns

程序简介：

我们来看一段使用Builder模式编写文档的程序，编写出的文档具有以下结构：

1）含有一个标题；

2）含有几个字符串

3）含有条目项目

Builder类种定义了决定文档结构的方法，然后Director类使用该方法编写一个具体的文档。

Builder类是抽象类，它并没有进行任何实际的处理，仅仅声明了抽象方法。Builder类的子类决定了用来编写文档的具体处理。

在示例程序中，我们定义了以下Builder类的子类。

TextBuilder类：使用纯文本（普通字符串）编写文档

HTMLBuilder类： 使用HTML编写文档

 

类清单：

Builder 定义了决定文档结构的方法的抽象类

Director 编写一个文档的类

TextBuilder 使用纯文本编写文档的类

HTMLBuilder 使用HTML编写文档的类

BuilderPatternTest 测试类

 

代码：
 

public abstract class Builder {
    public abstract void makeTitle(String title);
    public abstract void makeString(String str);
    public abstract void makeItems(String[] items);
    public abstract void close();
}


public class Director {
    private Builder builder;
    public Director (Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }
    public void construct() {
        //编写文档
        builder.makeTitle("美好的一天");
        builder.makeString("从早上到下午");
        builder.makeItems(new String[]{
                "早上好",
                "下午好",
        });
        builder.makeString("晚上");
        builder.makeItems(new String[]{
                "晚上好",
                "晚安",
        });
        //完成文档
        builder.close();
    }
}


public class TextBuilder extends Builder {
    private StringBuilder buffer = new StringBuilder();
    @Override
    public void makeTitle(String title) {
        buffer.append("==============Start Text Document===============
");
        buffer.append("《");
        buffer.append(title);
        buffer.append("》");
        buffer.append("
");
    }
    @Override
    public void makeString(String str) {
        buffer.append(str);
        buffer.append("
");
    }
    @Override
    public void makeItems(String[] items) {
        for (int i = 0; i < items.length ; i++) {
            buffer.append(" ·" + items[i] + "
");
        }
        buffer.append("
");
    }
    @Override
    public void close() {
        buffer.append("==============End Text Document===============
");
    }
    public String getResult() {
        return buffer.toString();
    }
}


public class HTMLBuilder extends Builder {
    private StringBuilder buffer = new StringBuilder();
    @Override
    public void makeTitle(String title) {
        buffer.append("==============Start HTML Document===============
");
        buffer.append("<h1>");
        buffer.append(title);
        buffer.append("</h1>");
        buffer.append("
");
    }
    @Override
    public void makeString(String str) {
        buffer.append("<p>");
        buffer.append(str);
        buffer.append("</p>");
        buffer.append("
");
    }
    @Override
    public void makeItems(String[] items) {
        buffer.append("<ur>");
        buffer.append("
");
        for (int i = 0; i < items.length ; i++) {
            buffer.append("<li>" + items[i] + "</li>
");
        }
        buffer.append("</ur>");
        buffer.append("
");
    }
    @Override
    public void close() {
        buffer.append("==============End HTML Document===============
");
    }
    public String getResult() {
        return buffer.toString();
    }

}


public class BuilderPatternTest {
    public static void main(String[] args) {
        //Text Builder
        TextBuilder textBuilder = new TextBuilder();
        Director director = new Director(textBuilder);
        director.construct();
        String result = textBuilder.getResult();
        System.out.println(result);
        System.out.println();
        System.out.println();

        //HTML Builder
        HTMLBuilder htmlBuilder = new HTMLBuilder();
        director = new Director(htmlBuilder);
        director.construct();
        String htmlResult = htmlBuilder.getResult();
        System.out.println(htmlResult);
    }
}

运行结果：

==============Start Text Document===============
《美好的一天》
从早上到下午
 ·早上好
 ·下午好

晚上
 ·晚上好
 ·晚安

==============End Text Document===============

==============Start HTML Document===============
<h1>美好的一天</h1>
<p>从早上到下午</p>
<ur>
<li>早上好</li>
<li>下午好</li>
</ur>
<p>晚上</p>
<ur>
<li>晚上好</li>
<li>晚安</li>
</ur>
==============End HTML Document===============

 

参考：

《建造者模式》菜鸟教程网站

《图解设计模式》【日】结城浩著