建造者模式 Builder Pattern

一、模式介绍

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。

1.1、定义

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。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的。它将变与不变分离，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。

1.2、优点

1. 封装性好，构建和表示分离
2. 扩展性好，各个具体的建造者相互独立，有利于系统的解耦
3. 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，而不对其他模块产生任何影响，便于控制细节风险

1.3、缺点

1. 产品的组成部分必须相同，这限制了其使用范围
2. 如果产品的内部变化复杂，则建造者模式也要同步修改，后期维护成本较大

二、结构与实现

2.1、结构

建造者模式由产品、抽象建造者、具体建造者、指挥者等 4 个要素构成。

1. 产品（Product）：它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
2. 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 getResult
3. 具体建造者（ConcreteBuilder）：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法
4. 指挥者（Director）：它调用建造者对象中部件的创建方法完成复杂对象的创建，在指挥者中不涉及具体产品信息
   

2.2、实现

2.2.1、类图

2.2.2、Student

package com.erlang.builder;

/**
 * @description: 学生
 * @author: erlang
 * @since: 2022-02-13 14:49
 */
public class Student {

    /**
     * 姓名
     */
    private String name;

    /**
     * 性别
     */
    private String sex;

    /**
     * 年龄
     */
    private int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", sex='" + sex + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

2.2.3、StudentBuilder

package com.erlang.builder;

/**
 * @description: 建造者
 * @author: erlang
 * @since: 2022-02-13 14:53
 */
public abstract class StudentBuilder {

    /**
     * 创建产品对象
     */
    protected Student student = new Student();

    /**
     * 构建姓名
     */
    public abstract void buildName();

    /**
     * 构建性别
     */
    public abstract void buildSex();

    /**
     * 构建年龄
     */
    public abstract void buildAge();

    /**
     * 返回产品对象
     */
    public Student getResult() {
        return student;
    }
}

2.2.4、PupilStudentBuilder

package com.erlang.builder;

/**
 * @description: 小学生
 * @author: erlang
 * @since: 2022-02-13 14:57
 */
public class PupilStudentBuilder extends StudentBuilder {

    @Override
    public void buildName() {
        student.setName("小学生");
    }

    @Override
    public void buildSex() {
        student.setSex("男");
    }

    @Override
    public void buildAge() {
        student.setAge(10);
    }
}

2.2.5、MiddleStudentBuilder

package com.erlang.builder;

/**
 * @description: 中学生
 * @author: erlang
 * @since: 2022-02-13 14:57
 */
public class MiddleStudentBuilder extends StudentBuilder {

    @Override
    public void buildName() {
        student.setName("中学生");
    }

    @Override
    public void buildSex() {
        student.setSex("男");
    }

    @Override
    public void buildAge() {
        student.setAge(15);
    }
}

2.2.6、StudentDirector

package com.erlang.builder;

/**
 * @description: 指挥者
 * @author: erlang
 * @since: 2022-02-13 14:58
 */
public class StudentDirector {

    private StudentBuilder builder;

    public StudentDirector(StudentBuilder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    /**
     * 产品构建与组装方法
     *
     * @return 创建的产品
     */
    public Student construct() {
        builder.buildName();
        builder.buildSex();
        builder.buildAge();
        return builder.getResult();
    }
}

2.2.7、BuilderTest

package com.erlang.builder;

/**
 * @description: 构建者模式测试
 * @author: erlang
 * @since: 2022-02-13 15:00
 */
public class BuilderTest {

    public static void main(String[] args) {
        StudentBuilder pupilStudentBuilder = new PupilStudentBuilder();
        StudentDirector pupilDirector = new StudentDirector(pupilStudentBuilder);
        Student pupilStudent = pupilDirector.construct();
        System.out.println(pupilStudent.toString());

        StudentBuilder middleStudentBuilder = new MiddleStudentBuilder();
        StudentDirector middleDirector = new StudentDirector(middleStudentBuilder);
        Student middleStudent = middleDirector.construct();
        System.out.println(middleStudent.toString());
    }
}

2.2.8、执行结果

Student{name='小学生', sex='男', age=10}
Student{name='中学生', sex='男', age=15}