设计模式·建造者模式

1、概念

将一个复杂的对象的构建与它的表示相分离，使得不同的构建过程可以创建出不同的表示，也叫做生成器模式。
工厂模式强调如何生产一个对象，而建造者模式强调顺序，数量不同，组合生成的对象也就会可能产生不同的对象。

2、Java简化版构造模式

在刚看《设计模式之禅》中对建造者模式的讲解时发现，书中的案例和平常工作中遇到的建造者模式不同，当时看的也有点懵逼，先来看一下在我们经常遇到的建造者模式，比如Android的AlertDialog、Glide、Retrofit等也就是下面讲的Java简化版的建造者模式

举个例子：
一台电脑（Computer）包含设备名称、系统版本、CPU型号等多个参数，并且这些参数定义为可空的，如果要初始化这个对象，需要定义众多的构造方法来满足参数可以为空的情况，这种情况可以使用建造者模式结合链式调用简化实现对象的构建。
（对Java而言也可以通过JavaBean的get、set设置属性值，在Kotlin的话因为kotlin支持默认参数属性，所以构造方法在Kotlin中的使用场景相对弱一些）

public class Computer {
    /**
     * 设备名称，必选
     */
    private final String deviceName;
    /**
     * 可选参数
     */
    private final String cpu;
    private final String ram;
    private final String deviceId;
    private final String productId;
    private final String systemType;

    public Computer(Builder builder) {
        deviceName = builder.getDeviceName();
        cpu = builder.getCpu();
        ram = builder.getRam();
        deviceId = builder.getDeviceId();
        productId = builder.getProductId();
        systemType = builder.getSystemType();
    }

    public static class Builder {
        private final String deviceName;
        private String cpu;
        private String ram;
        private String deviceId;
        private String productId;
        private String systemType;

        public Builder(String deviceName) {
            this.deviceName = deviceName;
        }

        public Computer build() {
            return new Computer(this);
        }

        public String getDeviceName() {
            return deviceName;
        }

        public String getCpu() {
            return cpu;
        }

        public Builder setCpu(String cpu) {
            this.cpu = cpu;
            return this;
        }

        public String getRam() {
            return ram;
        }

        public Builder setRam(String ram) {
            this.ram = ram;
            return this;
        }

        public String getDeviceId() {
            return deviceId;
        }

        public Builder setDeviceId(String deviceId) {
            this.deviceId = deviceId;
            return this;
        }

        public String getProductId() {
            return productId;
        }

        public Builder setProductId(String productId) {
            this.productId = productId;
            return this;
        }

        public String getSystemType() {
            return systemType;
        }

        public Builder setSystemType(String systemType) {
            this.systemType = systemType;
            return this;
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "主机信息\n" +
                "设备名称：" + deviceName + '\n' +
                "处理器：" + cpu + '\n' +
                "内存：" + ram + '\n' +
                "设备ID：" + deviceId + '\n' +
                "产品ID：" + productId + '\n' +
                "系统类型：" + systemType + '\n';
    }
}

如下使用方式

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer.Builder("张三的电脑")
                .setCpu("Intel(R) Core(TM)i7-10510U CPU1.8Hz~2.3Hz")
                .setRam("16GB")
                .setDeviceId("AS87AD7C-SDGF-SDDV-7DUY8655SD")
                .setProductId("00425-00000-00002-AA474")
                .setSystemType("Microsoft Windows 10 企业版 LTSC")
                .build();
        System.out.println(computer.toString());
    }
}

输出结果如下：

主机信息
设备名称：张三的电脑
处理器：Intel(R) Core(TM)i7-10510U CPU1.8Hz~2.3Hz
内存：16GB
设备ID：AS87AD7C-SDGF-SDDV-7DUY8655SD
产品ID：00425-00000-00002-AA474
系统类型：Microsoft Windows 10 企业版 LTSC

3、经典版建造者模式

上面李局了Java简化版的构造者模式，但是经典的构造者模式跟上面这个比起来结构有较大不一致，还是以创建Computer对象为例

3.1、建造者模式创建Computer类图

image.png

对于类图中四个成员的定义如下：

• Computer：要创建的产品对象
• Builder：抽象建造者，定义创建产品对象各个子部分的模板方法，定义创建产品对象的方法
• LenovoBuilder：具体的建造者实现类，负责实现产品的各个子部件的实现和最终产品对象的创建
• Director：负责使用Builder角色的接口API来生成产品实例

首先定义最终要生产的产品类如下

public class Computer {
    /**
     * 设备名称，必选
     */
    private final String deviceName;
    /**
     * 可选参数
     */
    private String cpu;
    private String ram;
    private String deviceId;
    private String productId;
    private String systemType;

    public Computer(String deviceName) {
        this.deviceName = deviceName;
    }

    public String getCpu() {
        return cpu;
    }

    public void setCpu(String cpu) {
        this.cpu = cpu;
    }

    public String getRam() {
        return ram;
    }

    public void setRam(String ram) {
        this.ram = ram;
    }

    public String getDeviceId() {
        return deviceId;
    }

    public void setDeviceId(String deviceId) {
        this.deviceId = deviceId;
    }

    public String getProductId() {
        return productId;
    }

    public void setProductId(String productId) {
        this.productId = productId;
    }

    public String getSystemType() {
        return systemType;
    }

    public void setSystemType(String systemType) {
        this.systemType = systemType;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "主机信息\n" +
                "设备名称：" + deviceName + '\n' +
                "处理器：" + cpu + '\n' +
                "内存：" + ram + '\n' +
                "设备ID：" + deviceId + '\n' +
                "产品ID：" + productId + '\n' +
                "系统类型：" + systemType + '\n';
    }
}

然后定义抽象建造者

public abstract class Builder {
    public abstract void setCpu();

    public abstract void setRam();

    public abstract void setDeviceId();

    public abstract void setProductId();

    public abstract void setSystemType();

    public abstract Computer buildComputer();
}

具体的子类建造者实现类，这里定义的LenovoBuilder用于创建联想电脑，有其他的产品比如苹果电脑也可以增加AppleBuilder等

public class LenovoBuilder extends Builder {
    private final Computer computer ;

    public LenovoBuilder(String deviceName) {
        computer = new Computer(deviceName);
    }

    @Override
    public void setCpu() {
        computer.setCpu("Intel(R) Core(TM)i7-10510U CPU1.8Hz~2.3Hz");
    }

    @Override
    public void setRam() {
        computer.setRam("16GB");
    }

    @Override
    public void setDeviceId() {
        computer.setDeviceId("AS87AD7C-SDGF-SDDV-7DUY8655SD");
    }

    @Override
    public void setProductId() {
        computer.setProductId("00425-00000-00002-AA474");
    }

    @Override
    public void setSystemType() {
        computer.setSystemType("Microsoft Windows 10 企业版 LTSC");
    }

    @Override
    public Computer buildComputer() {
        return computer;
    }
}

苹果笔记本的构建类如下

public class AppleBuilder extends Builder {
    private final Computer computer ;

    public AppleBuilder(String deviceName) {
        computer = new Computer(deviceName);
    }

    @Override
    public void setCpu() {
        computer.setCpu("Intel(R) Core(TM)i9-10000 CPU2.3Hz~3.3Hz");
    }

    @Override
    public void setRam() {
        computer.setRam("32GB");
    }

    @Override
    public void setDeviceId() {
        computer.setDeviceId("234SDFBF-RGGD-SDDV-234RSEFSDF");
    }

    @Override
    public void setProductId() {
        computer.setProductId("1111-003400-234234-JH898");
    }

    @Override
    public void setSystemType() {
        computer.setSystemType("MacOS 16");
    }

    @Override
    public Computer buildComputer() {
        return computer;
    }
}

通过Director调用Builder的方法来生成产品对象

public class Director {

    public void makeComputer(Builder builder) {
        builder.setCpu();
        builder.setDeviceId();
        builder.setProductId();
        builder.setRam();
        builder.setSystemType();
    }
}

最后使用测试场景如下

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Director director = new Director();

        LenovoBuilder lenovoBuilder=new LenovoBuilder("联想电脑");
        director.makeComputer(lenovoBuilder);
        System.out.println(lenovoBuilder.buildComputer());

        AppleBuilder appleBuilder=new AppleBuilder("苹果电脑");
        director.makeComputer(appleBuilder);
        System.out.println(appleBuilder.buildComputer());
    }
}

输出结果如下

主机信息
设备名称：联想电脑
处理器：Intel(R) Core(TM)i7-10510U CPU1.8Hz~2.3Hz
内存：16GB
设备ID：AS87AD7C-SDGF-SDDV-7DUY8655SD
产品ID：00425-00000-00002-AA474
系统类型：Microsoft Windows 10 企业版 LTSC

主机信息
设备名称：苹果电脑
处理器：Intel(R) Core(TM)i9-10000 CPU2.3Hz~3.3Hz
内存：32GB
设备ID：234SDFBF-RGGD-SDDV-234RSEFSDF
产品ID：1111-003400-234234-JH898
系统类型：MacOS 16

总结：当产品类非常复杂，不同的调度产生不同的结果时，使用建造者模式比较适合。相同的组件或配件都可以装配到一个对象，但是产生的结果又不相同，可以使用建造者模式。