建造者模式详解

建造者模式

建造者模式（Bulider Pattern）是将一个复杂对象的构建过程与它的实现表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示，属于创建型模式。使用创建者模式对于用户而言只需要制定需要建造的类就可以获得对象，建造过程及细节不需要了解。
建造者模式适用于创建对象需要很多步骤，但是步骤的顺序不一定固定。如果一个对象有非常复杂的内部结构（很多属性），可以将复杂对象的创建和使用进行分离。
建造者模式的设计主要有四个角色：
1、产品（Product）：要创建的产品对象

@Data
public class Product{
    private String id;
    private String name;
    
    @Override
    public String toString() {
        return "CourseBuilder{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", id='" + id + '\'' +
                '}';
    }
}

2、建造者抽象（Builder）：建造者的抽象类，规范产品对象的各个组成部分的建造，一般由子类实现具体的建造过程。

public interface Builder{
    void build();
}

3、建造者（ConreteBuilder）：具体的Builder类，根据不同的业务逻辑，具体化对象的各个组成部分的创建。

public class ConreteBuilder implments Builder{
    private Product product = new Product();
    public CourseBuilder addName(String name) {
        course.setName(name);
        return this;
    }

    public CourseBuilder addId(String id) {
        course.setId(id);
        return this;
    }
    @Override
    public Course build() {
        return this.course;
    }
}

4、调用者（Diretor）：调用具体的建造者，来创建对象的各个部分，在调用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。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        CourseBuilder builder = new CourseBuilder();

        builder.addName("设计模式");
               .addPPT("12314551123");

        System.out.println(builder.build());

    }
}

建造者模式的应用场景

建造者模式适用于一个具有较多的零件的复杂产品的创建过程，由于需求的变化，组成这个复杂产品的各个零件经常猛烈变化，但是他们的组合方式却相对稳定。
建造者模式适用于以下的几种场景：
1、相同的方法，不同的执行顺序，产生不用的结果时
2、多个部件或者零件，都可以装配到一个对象中，但是产生的结果又不相同
3、产品非常复杂，或者产品类中的调用顺序不用产生不同的作用
4、当时初始化一个对象特别复杂，参数多，而且很多参数都具有默认值时

建造者模式的基本写法

我们还是以课程为例，一个完整的课程需要由PPT课件、回放视频、课堂笔记、课后作业组成，但是这些内容的设置顺序可以随意搭配调整，我们用建造者模式来带入了解一下。首先我们需要创建一个需要构造的产品类Course：

public class Course {

    private String name;
    private String ppt;
    private String video;
    private String note;

    private String homework;

    @Override
    public String toString() {
        return "CourseBuilder{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", ppt='" + ppt + '\'' +
                ", video='" + video + '\'' +
                ", note='" + note + '\'' +
                ", homework='" + homework + '\'' +
                '}';
    }
}

然后创建者建造类CourseBuilder，将复杂的构造过程封装起来，构造步骤由用户决定：

public class CourseBuilder{

    private Course course = new Course();

    public void addName(String name) {
        course.setName(name);
    }
    
    public void addPPT(String ppt) {
        course.setPpt(ppt);
    }
    
    public void addVideo(String video) {
        course.setVideo(video);
    }
    
    public void addNote(String note) {
        course.setNote(note);
    }
    
    public void addHomework(String homework) {
        course.setHomework(homework);
    }
    
    public Course build() {
        return course;
    }
}

测试类：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        CourseBuilder builder = new CourseBuilder();

        builder.addName("设计模式");
        builder.addPPT("【PPT课件】");
        builder.addVideo("【回放视频】");
        builder.addNote("【课堂笔记】");
        builder.addHomework("【课后作业】");

        System.out.println(builder.build());

    }
}

建造者模式的链式写法

在平时的应用中，建造者模式通常是采用链式编程的方式构造对象，下面我们来看一下掩饰代码，修改CourseBuilder类，将Course变为CourseBuilder的内部类：

@Data
public class Course {

        private String name;
        private String ppt;
        private String video;
        private String note;

        private String homework;

        @Override
        public String toString() {
            return "CourseBuilder{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", ppt='" + ppt + '\'' +
                    ", video='" + video + '\'' +
                    ", note='" + note + '\'' +
                    ", homework='" + homework + '\'' +
                    '}';
        }
}

然后，将构造步骤添加进去，每完成一个步骤，都返回this：

public class CourseBuilder {
    private Course course = new Course();

    public CourseBuilder addName(String name) {
        course.setName(name);
        return this;
    }

    public CourseBuilder addPPT(String ppt) {
        course.setPpt(ppt);
        return this;
    }

    public CourseBuilder addVideo(String video) {
        course.setVideo(video);
        return this;
    }

    public CourseBuilder addNote(String note) {
        course.setNote(note);
        return this;
    }

    public CourseBuilder addHomework(String homework) {
        course.setHomework(homework);
        return this;
    }

    public Course build() {
        return this.course;
    }
}

客户端使用：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        CourseBuilder builder = new CourseBuilder()
                    .addName("设计模式")
                    .addPPT("【PPT课件】")
                    .addVideo("【回放视频】")
                    .addNote("【课堂笔记】")
                    .addHomework("【课后作业】");

        System.out.println(builder.build());
    }
}

建造者模式在源码中的体现

下面来看建造者模式在哪些源码中有应用呢？首先来看JDK的StringBuilder，它提供append()方法，给我们开放构建步骤，最后调用toString()方法就可以获得一个构建好的完整的字符串，源码如下：

public final class StringBuilder extends AbstractStringBuilder implements java.io.Serializable,CharSequence{
    ...
    public StringBuilder append(String str){
        super.append(str);
        return this;
    }
    ...
}

在MyBatis中也有体现，比如CacheBuilder类。
同样在Mybatis中，比如SqlSessionFactoryBuilder通过调用builder()方法获得的是一个SqlSessionFactory类。
当然，在Spring中自然也少不了，比如BeanDefinitionBuilder通过调用getBeanDefinition()方法获得一个BeanDefinition对象

建造者模式的优缺点

建造者模式的优点：
1、封装性好，创建和使用分离；
2、扩展性好，建造类之间独立、一定程度上解耦。
建造者模式的缺点：
1、产生多余的Builder对象；
2、产品内部发生变化，建造者都要修改，成本较大。

建造者模式和工厂模式的区别

通过前面的学习，我们已经了解建造者模式，那么它和工厂模式有什么区别呢？
1、建造者模式更加注重方法的调用顺序，工厂模式注重于创建对象。
2、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。
3、关注点不一样，工厂模式只需要把对象创建出来就行了，而建造者模式不仅要创建出这个对象，还要知道这个对象由哪些部分组成。
4、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。