建造者模式（Builder Pattern）
说明：本文为《设计模式之禅》的阅读笔记，主要总结精华和记录自己的部分理解。代码部分由Kotlin实现。
1. 定义
也叫做生成器模式，Builder模式
Separate the construction of a complex object from its representation so that the same construction process can create different representations.
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。
其实就是将一个复杂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。
建造者模式的通用类图如下：
建造者模式通用类图.png
在建造者模式中，有如下4个角色：
-
Product产品类
通常是实现了模板方法模式，也就是有模板方法和基本方法。可参考：模版方法模式 -
Builder抽象建造者
规范产品的组建，一般是由子类实现。 -
ConcreteBuilder具体建造者
实现抽象类定义的所有方法，并且返回一个组建好的对象。 -
Director导演类
负责安排已有模块的顺序，然后告诉Builder开始建造。
来一个实例看看！
在游戏软件中，人物角色包括多种类型，不同类型的人物角色的性别、外观、脸型、服装等外部属性有所差异，可以使用建造者模式来创建人物角色对象。类图如下：
建造者模式示例.png
在这个例子中，Actor充当产品，ActorBuilder充当抽象建造者，HeroBuilder，AngelBuilder充当具体建造者，ActorController充当导演，实例代码如下：
// 角色类
class Actor {
var type: String? = null
var sex: String? = null
var face: String? = null
var costume: String? = null
var hairStyle: String? = null
override fun toString(): String {
return "sex: $sex" +
"\nface: $face" +
"\ncostume: $costume" +
"\nhairStyle: $hairStyle"
}
}
// 角色建造器：抽象建造者
abstract class ActorBuilder {
protected val actor: Actor = Actor()
abstract fun setType()
abstract fun setSex()
abstract fun setFace()
abstract fun setCostume()
abstract fun setHairStyle()
fun build(): Actor {
return actor
}
}
// 天使角色建造器：具体建造者
class AngelBuilder: ActorBuilder() {
override fun setType() {
actor.type = "天使"
}
override fun setSex() {
actor.sex = "女"
}
override fun setFace() {
actor.face = "美丽"
}
override fun setCostume() {
actor.costume = "白裙"
}
override fun setHairStyle() {
actor.hairStyle = "披肩长发"
}
}
// 英雄角色建造器：具体建造者
class HeroBuilder : ActorBuilder() {
override fun setType() {
actor.type = "英雄"
}
override fun setSex() {
actor.sex = "男"
}
override fun setFace() {
actor.face = "帅气"
}
override fun setCostume() {
actor.costume = "盔甲"
}
override fun setHairStyle() {
actor.hairStyle = "短发"
}
}
// 角色创建控制器：导演类
class ActorController {
fun getActor(actorBuilder: ActorBuilder): Actor {
actorBuilder.apply {
setType()
setSex()
setFace()
setCostume()
setHairStyle()
}
return actorBuilder.build()
}
}
// 客户端测试类
fun main(args: Array<String>) {
val actorController = ActorController()
val angel = actorController.getActor(AngelBuilder())
println("${angel.type}的外观：\n$angel")
}
运行结果：
天使的外观：
sex: 女
face: 美丽
costume: 白裙
hairStyle: 披肩长发
Process finished with exit code 0
在建造者模式中，客户端只需要实例化指挥者（导演类），然后根据需要的角色传入具体建造者的对象，具体建造者一步一步构造有个完整的产品。在如上所述的示例中，通过选择不同的具体建造者类，可以返回不同的角色。
所以有多少个产品类，就有几个具体的建造者。
2. 建造者模式的优缺点
2.1 优点
-
封装性好，构建和表示分离
使用建造者模式可以使客户端不必知道产品内部组成的细节，如例子中我们就不需要关
心每一个具体的模型内部是如何实现的，产生的对象类型就是Actor。 -
扩展性好，各个具体的建造者相互独立，有利于解耦
新增具体建造者无需修改原有代码，扩展方便。符合开闭原则。 -
便于控制细节风险
隐藏产品内部组成的细节，由于具体的建造者是独立的，因此可以对创建过程逐步细化，而不对其它模块产生任何影响。
2.2 缺点
-
建造者模式所创建的产品一般具有较多的相同点，其组成部分相似。如果产品之间的差异性很大，则不适合建造者模式，因此使用范围受到一定的限制。
-
如果内部变化复杂，如果产品内部发生变化，则建造者也要同步修改（可能导致需要定义许多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大），维护成本较大。
3. 使用场景
- 相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的事件结果时，可以采用建造者模式。
- 多个部件或零件，都可以装配到一个对象中，但是产生的运行结果又不相同时，则可以使用该模式。
- 产品类非常复杂，或者产品类中的调用顺序不同产生了不同的效能，这个时候使用建造者模式非常合适。
- 在对象创建过程中会使用到系统中的一些其他对象，这些对象在产品对象的创建过程中不易得到时，也可以采用建造者模式封装该对象的创建过程。该种场景只能是一个补偿方法，因为一个对象不容易获得，而在设计阶段竟然没有发觉，而要通过创建者模式柔化创建过程，本身已经违反设计的最初目标。
4. 最佳实践
在使用建造者模式的时候考虑一下模板方法模式，别孤立地思考一个模式，僵化地套用一个模式会让你受害无穷!
附1：思维导图
建造者模式 （Builder Pattern）.png
