创建型构建者设计模式

建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

一个 Builder 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。

建造者模式是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。用户只需指定需要建造的类型就可以获得对象，建造过程及细节不需要了解。

介绍

意图：将一个复杂的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

主要解决：主要解决在软件系统中，有时候面临着”一个复杂对象”的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。

何时使用：一些基本部件不会变，而其组合经常变化的时候。

如何解决：将变与不变分离开。

关键代码：建造者：创建和提供实例，导演：管理建造出来的实例的依赖关系。

应用实例： 1、去肯德基，汉堡、可乐、薯条、炸鸡翅等是不变的，而其组合是经常变化的，生成出所谓的”套餐”。 2、JAVA 中的 StringBuilder。3、Lombok中的Builder注解

建造者（Builder）模式包含如下角色：

• 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。

常规写法

//产品类 电脑
@Data
public class Computer {
    private String motherboard;
    private String cpu;
    private String memory;
    private String disk;
    private String gpu;
    private String power;
    private String heatSink;
    private String chassis;
}
// 抽象 builder类（接口） 组装电脑
public interface ComputerBuilder { 
    Computer computer = new Computer();
    void buildMotherboard();
    void buildCpu();
    void buildMemory();
    void buildDisk();
    void buildGpu();
    void buildHeatSink();
    void buildPower();
    void buildChassis();
    Computer build();
}
// 具体 builder类 华硕ROG全家桶电脑
public class AsusComputerBuilder implements ComputerBuilder {
    @Override 
    public void buildMotherboard() {
        computer.setMotherboard("Extreme主板");
    }
    @Override
    public void buildCpu() {
        computer.setCpu("Inter 12900KS");
    }
    @Override
    public void buildMemory() {
        computer.setMemory("芝奇幻峰戟 16G*2");
    }
    @Override
    public void buildDisk() {
        computer.setDisk("三星980Pro 2T");
    }
    @Override
    public void buildGpu() {
        computer.setGpu("华硕3090Ti 水猛禽");
    }
    @Override
    public void buildHeatSink() {
        computer.setHeatSink("龙神二代一体式水冷");
    }
    @Override
    public void buildPower() {
        computer.setPower("雷神二代1200W");
    }
    @Override
    public void buildChassis() {
        computer.setChassis("太阳神机箱");
    }
    @Override
    public Computer build() {
        return computer;
    }
}
// 指挥者类 指挥该组装什么电脑
@AllArgsConstructor
public class ComputerDirector {
    private ComputerBuilder computerBuilder;
    public Computer construct() {
        computerBuilder.buildMotherboard();
        computerBuilder.buildCpu();
        computerBuilder.buildMemory();
        computerBuilder.buildDisk();
        computerBuilder.buildGpu();
        computerBuilder.buildHeatSink();
        computerBuilder.buildPower();
        computerBuilder.buildChassis();
        return computerBuilder.build();
    }
}
   // 测试
    public static void main(String[] args) {
        ComputerDirector computerDirector = new ComputerDirector(new AsusComputerBuilder());
        // Computer(motherboard=Extreme主板, cpu=Inter 12900KS, memory=芝奇幻峰戟 16G*2, disk=三星980Pro 2T, gpu=华硕3090Ti 水猛禽, power=雷神二代1200W, heatSink=龙神二代一体式水冷, chassis=太阳神机箱)
        System.out.println(computerDirector.construct());
    }

简化写法(指挥构建一体化)

上述示例代码是构建者的常规的用法，指挥类(ComputerDirector)指挥类的构建过程的先后循序，并向调用者返回完成的产品类，但是在有些情况下需要简化系统结构，可以把指挥类和抽象构建者相互结合，于是就有了下面的写法：

// 把指挥者类和抽象建造者合在一起的简化建造者类
public class SimpleComputerBuilder {
    private Computer computer = new Computer();
    public void buildMotherBoard(String motherBoard){
        computer.setMotherboard(motherBoard);
    }
    public void buildCpu(String cpu){
        computer.setCpu(cpu);
    }
    public void buildMemory(String memory){
        computer.setMemory(memory);
    }
    public void buildDisk(String disk){
        computer.setDisk(disk);
    }
    public void buildGpu(String gpu){
        computer.setGpu(gpu);
    }
    public void buildPower(String power){
        computer.setPower(power);
    }
    public void buildHeatSink(String heatSink){
        computer.setHeatSink(heatSink);
    }
    public void buildChassis(String chassis){
        computer.setChassis(chassis);
    }
    public Computer build(){
        return computer;
    }
}
    // 测试
    public static void main(String[] args) {
        SimpleComputerBuilder simpleComputerBuilder = new SimpleComputerBuilder();
        simpleComputerBuilder.buildMotherBoard("Extreme主板");
        simpleComputerBuilder.buildCpu("Inter 12900K");
        simpleComputerBuilder.buildMemory("芝奇幻峰戟 16G*2");
        simpleComputerBuilder.buildDisk("三星980Pro 2T");
        simpleComputerBuilder.buildGpu("华硕3090Ti 水猛禽");
        simpleComputerBuilder.buildPower("雷神二代1200W");
        simpleComputerBuilder.buildHeatSink("龙神二代一体式水冷");
        simpleComputerBuilder.buildChassis("太阳神机箱");
        // Computer(motherboard=Extreme主板, cpu=Inter 12900K, memory=芝奇幻峰戟 16G*2, disk=三星980Pro 2T, gpu=华硕3090Ti 水猛禽, power=雷神二代1200W, heatSink=龙神二代一体式水冷, chassis=太阳神机箱)
        System.out.println(simpleComputerBuilder.build());
    }

可以看到，对比常规写法，这样写确实简化了系统结构，但同时也加重了建造者类的职责，也不是太符合单一职责原则，如果construct() 过于复杂，建议还是封装到 Director 中。

链式写法

Lombok、Mybatis-plus

// 链式写法建造者类
public class SimpleComputerBuilder {
    private Computer computer = new Computer();
    public SimpleComputerBuilder buildMotherBoard(String motherBoard){
        computer.setMotherboard(motherBoard);
        return this;
    }
    public SimpleComputerBuilder buildCpu(String cpu){
        computer.setCpu(cpu);
        return this;
    }
    public SimpleComputerBuilder buildMemory(String memory){
        computer.setMemory(memory);
        return this;
    }
    public SimpleComputerBuilder buildDisk(String disk){
        computer.setDisk(disk);
        return this;
    }
    public SimpleComputerBuilder buildGpu(String gpu){
        computer.setGpu(gpu);
        return this;
    }
    public SimpleComputerBuilder buildPower(String power){
        computer.setPower(power);
        return this;
    }
    public SimpleComputerBuilder buildHeatSink(String heatSink){
        computer.setHeatSink(heatSink);
        return this;
    }
    public SimpleComputerBuilder buildChassis(String chassis){
        computer.setChassis(chassis);
        return this;
    }
    public Computer build(){
        return computer;
    }
}
    // 测试
    public static void main(String[] args) {
        Computer asusComputer = new SimpleComputerBuilder().buildMotherBoard("Extreme主板")
            .buildCpu("Inter 12900K")
            .buildMemory("芝奇幻峰戟 16G*2")
            .buildDisk("三星980Pro 2T")
            .buildGpu("华硕3090Ti 水猛禽")
            .buildPower("雷神二代1200W")
            .buildHeatSink("龙神二代一体式水冷")
            .buildChassis("太阳神机箱").build();
        System.out.println(asusComputer);
    }

可以看到，其实链式写法与普通写法的区别并不大，只是在建造者类组装部件的时候，同时将建造者类返回即可，使用链式写法使用起来更方便，某种程度上也可以提高开发效率。从软件设计上，对程序员的要求比较高。

总结

适用场景：

• 适用于创建对象需要很多步骤，但是步骤顺序不一定固定。
• 如果一个对象有非常复杂的内部结构（属性），把复杂对象的创建和使用进行分离。

优点：

• 封装性好，创建和使用分离。
• 扩展性好，建造类之间独立、一定程度上解耦。

缺点：

• 产生多余的Builder对象。
• 产品内部发生变化，建造者都要修改，成本较大。

与工厂模式的区别：

• 建造者模式更注重方法的调用顺序，工厂模式更注重创建对象。
• 创建对象的力度不同，建造者模式创建复杂的对象，由各种复杂的部件组成，工厂模式创建出来的都一样。
• 关注点不同，工厂模式只需要把对象创建出来就可以了，而建造者模式中不仅要创建出这个对象，还要知道这个对象由哪些部件组成。
• 建造者模式根据建造过程中的顺序不一样，最终的对象部件组成也不一样。

与抽象工厂模式的区别：

• 抽象工厂模式实现对产品族的创建，一个产品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。
• 建造者模式所有函数加到一起才能生成一个对象，抽象工厂一个函数生成一个对象