【java設計模式】之 建造者（Builder）模式
我們還是舉上一節的例子：生產汽車。上一節我們通過模板方法模式控制汽車跑起來的動作，那麼需求是無止境的，現在如果老闆又增加了額外的需求：汽車啟動、停止、鳴笛引擎聲都由客戶自己控制，他想要什麼順序就什麼順序，那該如何做呢？
1. 汽車無休止的改造
假如現在要生產兩種車，賓士和寶馬，這兩輛車都有共性，我們所需要關注的是單個車的執行過程，這才是老闆所關心的點所在。我們先這樣想，針對這個需求，我們要找到一個切入點，那就是產品類，每個車都是一個產品，那麼在產品類中我們可以控制車的執行順序，這樣每個車都可以擁有自己想要的順序了。基於此，我們設計如下類圖：
我們看到CarModel中有個setSequence方法，通過傳入一個ArrayList來控制執行順序，run方法根據這個ArrayList中儲存的順序執行，然後賓士車和寶馬車分別繼承這個CarModel即可，這貌似是很好的實現，它很像上一節的模板方法模式，只是多了個方法可以設定執行順序。我們看一下CarModel具體程式碼的實現：
public abstract class CarModel { private ArrayList<String> sequence = new ArrayList<String>(); //維護一個ArrayList儲存執行命令關鍵字 protected abstract void start(); protected abstract void stop(); protected abstract void alarm(); protected abstract void engineBoom(); final public void run() { for(int i = 0; i < this.sequence.size(); i ++) { //根據ArrayList中儲存的順序執行相應的動作 String actionName = this.sequence.get(i); if(actionName.equalsIgnoreCase("start")) { this.start(); //啟動汽車 } else if(actionName.equalsIgnoreCase("stop")) { this.stop(); //停止汽車 } else if(actionName.equalsIgnoreCase("alarm")) { this.alarm(); //汽車鳴笛 } else if(actionName.equalsIgnoreCase("engine boom")) { this.engineBoom(); //汽車轟鳴 } } } final public void setSequence(ArrayList<String> sequence) { //獲得執行順序的命令，即一個ArrayList this.sequence = sequence; } }
CarModel中的setSequence方法允許客戶自己設定一個順序，我們看看子類的實現：
public class BenzModel extends CarModel { @Override protected void start() { System.out.println("賓士啟動……"); } @Override protected void stop() { System.out.println("賓士停止……"); } @Override protected void alarm() { System.out.println("賓士鳴笛……"); } @Override protected void engineBoom() { System.out.println("賓士轟鳴"); } } //寶馬就略了……一樣的
下面我們增加一個測試類實現該需求：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
BenzModel benz = new BenzModel();
//存放run順序
ArrayList<String> sequence = new ArrayList<String>();
sequence.add("engine boom"); //老闆說：跑之前先轟鳴比較帥！
sequence.add("start");
sequence.add("stop");
//我們把這個順序賦予賓士
benz.setSequence(sequence);
benz.run();
}
}這樣好像已經順利完成了任務了，但是別忘了，我們這只是滿足了一個需求，如果下一個需求是寶馬車只轟鳴，再下一個需求是賓士車只跑不停……等等……那豈不是要一個個寫測試類來實現？顯然這不是我們想要的。
我們可以這樣做：為每種產品模型定義一個建造者，你要啥順序直接告訴建造者，由建造者來建造即可，於是我們重新設計類圖：
我們增加了一個CarBuilder類，由它來組裝各個車模型，要什麼型別的順序就由相關的子類去完成即可，我們來看看CarBuilder的程式碼：
public abstract class CarBuilder {
//建造一個模型，你要給我一個順序要求
public abstract void setSequence(ArrayList<String> sequence);
//設定完畢順序後，就可以直接拿到這個車輛模型了
public abstract CarModel getCarModel();
}很簡單，每個車輛模型都要有確定的執行順序，然後才能返回一個車輛模型，賓士車和寶馬車組裝者的程式碼如下：
public class BenzBuilder extends CarBuilder {
private BenzModel benz = new BenzModel(); //賓士車模型
@Override
public void setSequence(ArrayList<String> sequence) {
this.benz.setSequence(sequence); //設定賓士車模型的執行順序
}
@Override
public CarModel getCarModel() {
return this.benz; //將這個模型返回
}
}
//寶馬車一樣，不寫了……
現在兩輛車的組裝者都寫好了，現在我們寫一個測試類來測試一下：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//存放run順序
ArrayList<String> sequence = new ArrayList<String>();
sequence.add("engine boom");
sequence.add("start");
sequence.add("stop");
//要用這個順序造一輛賓士
BenzBuilder benzBuilder = new BenzBuilder();
//把順序給賓士組裝者
benzBuilder.setSequence(sequence);
//賓士組裝者拿到順序後就給你生產一輛來
BenzModel benz = (BenzModel) benzBuilder.getCarModel();
benz.run();
}
}如果我要生產一輛寶馬車，只需要換成寶馬車的組裝者即可，這樣我們不用直接訪問產品類了，全部訪問組裝者就行，是不是感覺到很方便，我管你怎麼生產，我扔給你個順序，你給我弄輛車出來，要的就是這種效果！
可是人的需求是個無底洞，特別是老闆，他哪天不爽了，又要換順序，這樣還是挺麻煩的，四個過程（start、stop、alarm、engine boom）按排列組合也有很多中情況，我們不能保證老闆想要哪種順序，咋整？無奈，我們只能使出最後的殺手鐗了，找個設計師過來指揮各個時間的先後順序，然後為每種順序指定一個程式碼，你說一種我們立刻就給你生產！我們再修改一下類圖……
類圖看著有點複雜，其實不然，只是在原來的基礎上增加了一個Director類充當著設計師的角色，負責按照指定的順序生產模型，比如我們要一個A順序的賓士車，B順序的賓士車，A順序的寶馬車，B順序的寶馬車……等等，我們來看下Director類的程式碼：
public class Director {
private ArrayList<String> sequence = new ArrayList<String>();
private BenzBuilder benzBuilder = new BenzBuilder();
private BWMBuilder bwmBuilder = new BWMBuilder();
//A順序的賓士車
public BenzModel getABenzModel() {
this.sequence.clear();
this.sequence.add("start");
this.sequence.add("stop");
//返回A順序的賓士車
this.benzBuilder.setSequence(sequence);
return (BenzModel) this.benzBuilder.getCarModel();
}
//B順序的賓士車
public BenzModel getBBenzModel() {
this.sequence.clear();
this.sequence.add("engine boom");
this.sequence.add("start");
this.sequence.add("stop");
//返回B順序的賓士車
this.benzBuilder.setSequence(sequence);
return (BenzModel) this.benzBuilder.getCarModel();
}
//C順序的寶馬車
public BenzModel getCBWMModel() {
this.sequence.clear();
this.sequence.add("start");
this.sequence.add("alarm");
this.sequence.add("stop");
//返回C順序的寶馬車
this.bwmBuilder.setSequence(sequence);
return (BenzModel) this.bwmBuilder.getCarModel();
}
//D順序的寶馬車
public BenzModel getDBWMModel() {
this.sequence.clear();
this.sequence.add("engine boom");
this.sequence.add("start");
//返回D順序的寶馬車
this.bwmBuilder.setSequence(sequence);
return (BenzModel) this.bwmBuilder.getCarModel();
}
//還有很多其他需求，設計師嘛，想啥需求就給你弄啥需求
}有了這樣一個設計師，我們的測試類就更容易處理了，比如現在老闆要10000輛A類賓士車，100000輛B類賓士車，20000C型別寶馬車，D型別不要：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Director director = new Director();
for(int i = 0; i < 10000; i ++) {
director.getABenzModel();
}
for(int i = 0; i < 100000; i ++) {
director.getBBenzModel();
}
for(int i = 0; i < 20000; i ++) {
director.getCBWMModel();
}
}
}是不是很清晰很簡單，我們重構程式碼的最終第就是簡單清晰。這就是建造者模式。
2. 建造者模式的定義
我們來看看建造者模式的一般定義：Separate the construction of a complex object from its representation so that the same construction process can create different representations. 即：將一個複雜物件的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以建立不同的表示。比如上面的例子，我們可以用同樣的順序構造不同的車。建造者模式的通用類圖如下：
Product是最終的產品類，Builder是建造者，Director是指揮者。Director負責安排已有模組的順序，然後告訴Builder開始建造。
3. 建造者模式的優點
1）封裝性：使用建造者模式可以是客戶端不必知道產品內部組成的細節。
2）建造者獨立，容易擴充套件：BenzBuilder和BMWBuilder是相互獨立的，對系統擴充套件非常有利。
3）便於控制細節風險：由於具體的建造者是獨立的，因此可以對建造者過程逐步細化，而不對其他的模組產生任何影響。
4. 建造者模式的使用場景
1）相同的方法，不同的執行順序，產生不同的事件結果時，可以使用建造者模式。
2）多個部件或零件，都可以裝配到一個物件中，但是產生的執行結果又不想同時，可以使用建造者模式。
3）產品類非常複雜，或者產品類中的呼叫順序不同產生了不同的效能，這時候可以使用建造者模式。
4）在物件建立過程中會使用到系統的一些其他物件，這些物件在產品物件的建立過程中不易得到，也可以採用建造者模式封裝該物件的建立過程。這種場景只能是一個補償的方法，因為一個物件不容易獲得，而在設計階段竟然沒有發現，而要通過設計這模式來柔化建立過程，本身設計已經出問題了。
到這裡，我們會發現，建造者模式和工廠方法模式有點像。但是兩者有區別：建造者模式關注的是零件型別和裝配工藝（順序），而工廠模式是建立一個物件，這是最大不同的地方。
建立者模式就介紹這麼多吧，如有錯誤之處，歡迎留言指正~
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