设计模式之建造者模式
模式概述
定义：指将一个复杂对象的构造与它的表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示，这样的设计模式被称为建造者模式。它是将一个复杂的对象分解为多个简单的对象，然后一步一步构建而成。它将变与不变相分离，即产品的组成部分是不变的，但每一部分是可以灵活选择的。
优点：
- 封装性好，构建和表示分离。
- 扩展性好，各个具体的建造者相互独立，有利于系统的解耦。
- 客户端不必知道产品内部组成的细节，建造者可以对创建过程逐步细化，而不对其它模块产生任何影响，便于控制细节风险。
缺点：
- 产品的组成部分必须相同，这限制了其使用范围。
- 如果产品的内部变化复杂，如果产品内部发生变化，则建造者也要同步修改，后期维护成本较大。
与工厂模式的区别
- 建造者（Builder）模式和工厂模式的关注点不同：建造者模式注重零部件的组装过程，而工厂方法模式更注重零部件的创建过程，但两者可以结合使用。
模式的结构与实现
- 产品角色（Product）：它是包含多个组成部件的复杂对象，由具体建造者来创建其各个零部件。（如下图“Airship”、“OrbitalModule”、“Engine”、“EscapeTower”）
- 抽象建造者（Builder）：它是一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口，通常还包含一个返回复杂产品的方法 。（如下图“AirshipBuilder”）
- 具体建造者(Concrete Builder）：实现抽象建造者中的抽象方法，完成复杂产品的各个部件的具体创建。（如下图“ShenzhouAirshipBuilder”）
- 指挥者（Director）：它调用建造者对象中的部件构造与装配方法完成复杂对象的创建，在指挥者中不涉及具体产品的信息。（如下图“AirshipDirector”）
- 调用者（Caller）：具体产品的使用者。（如下图“Client”）
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public class Airship {
private OrbitalModule orbitalModule;
private Engine engine;
private EscapeTower escapeTower;
public void launch() {
System.out.println("发射前准备，检查各部件：");
System.out.println("轨道舱：" + orbitalModule.getName());
System.out.println("发动机：" + engine.getName());
System.out.println("逃逸塔：" + escapeTower.getName());
System.out.println("发射！");
}
public OrbitalModule getOrbitalModule() {
return orbitalModule;
}
public void setOrbitalModule(OrbitalModule orbitalModule) {
this.orbitalModule = orbitalModule;
}
public Engine getEngine() {
return engine;
}
public void setEngine(Engine engine) {
this.engine = engine;
}
public EscapeTower getEscapeTower() {
return escapeTower;
}
public void setEscapeTower(EscapeTower escapeTower) {
this.escapeTower = escapeTower;
}
}
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public class OrbitalModule {
private String name;
public OrbitalModule(String name) {
super();
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
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public class Engine {
private String name;
public Engine(String name) {
super();
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
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public class EscapeTower {
private String name;
public EscapeTower(String name) {
super();
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
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public interface AirshipBuilder {
OrbitalModule builderOrbitalModule();
Engine builderEngine();
EscapeTower builderEscapeTower();
}
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public class ShenzhouAirshipBuilder implements AirshipBuilder {
@Override
public OrbitalModule builderOrbitalModule() {
return new OrbitalModule("神舟轨道舱");
}
@Override
public Engine builderEngine() {
return new Engine("神舟发动机");
}
@Override
public EscapeTower builderEscapeTower() {
return new EscapeTower("神舟逃逸塔");
}
}
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public class AirshipDirector {
private AirshipBuilder airshipBuilder;
public AirshipDirector(AirshipBuilder airshipBuilder) {
this.airshipBuilder = airshipBuilder;
}
public Airship getAirship() {
Airship airship = new Airship();
airship.setOrbitalModule(airshipBuilder.builderOrbitalModule());
airship.setEngine(airshipBuilder.builderEngine());
airship.setEscapeTower(airshipBuilder.builderEscapeTower());
return airship;
}
}
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public class Client {
public static void main(String[] args) {
AirshipDirector airshipDirector = new AirshipDirector(new ShenzhouAirshipBuilder());
Airship airship = airshipDirector.getAirship();
airship.launch();
}
}
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应用场景
在以下情况下可以使用建造者模式
- 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。
- 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。
- 对象的创建过程独立于创建该对象的类。在建造者模式中引入了指挥者类，将创建过程封装在指挥者类中，而不在建造者类中。
- 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。
**示例 **
在很多游戏软件中，地图包括天空、地面、背景等组成部分，人物角色包括人体、服装、装备等组成部分，可以使用建造者模式对其进行设计，通过不同的具体建造者创建不同类型的地图或人物。
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