设计模式之建造者模式

什么是建造者模式

建造者模式是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。这种模式将一个复杂的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

举一个简单的例子：假设我们要创建一个复杂的对象，例如一辆汽车，它由多个部分组成，包括引擎、车身、轮胎等。如果我们使用传统的创建方式，我们需要在代码中定义一个汽车类，并在其中定义各个部分的方法和属性。但是，这种方式会使得代码变得非常复杂和难以维护。

而使用建造者模式，我们可以将汽车的创建过程分解为多个步骤，每个步骤由一个独立的建造者类负责。首先，我们可以定义一个汽车接口，它规范了汽车对象的各个组成部分的建造。然后，我们可以定义具体的建造者类，它们实现了汽车接口，并具体化复杂对象各部分的创建。最后，我们可以定义一个指挥者类，它调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分。

在上面的例子中，建造者模式将汽车的创建过程分解为多个简单的步骤，每个步骤由一个独立的建造者类负责。这样可以使得代码更加清晰和易于维护，并且可以灵活地控制对象的创建过程。

建造者模式UML类图

Builder（抽象建造者）：创建一个Product对象的各个部件指定的抽象接口。
ConcreteBuilder（具体建造者）：实现抽象接口，构建和装配各个部件。
Product（产品角色）：一个具体的产品对象，包含各个部件。
Director（指挥者）：构建一个使用Builder接口的对象，主要负责隔离了客户与对象的生产过程，控制产品对象的生产过程。

建造者模式的实现

下面以一个汽车制造为示例演示一下建造者模式的使用工厂，UML类图如下：

1、Car：小汽车的抽象接口；

2、SmallCar：小汽车的实体类，实现了Car接口；

3、Engine、Tyre、CarBody：汽车的零件，如发动机、轮胎、车身等；

4、CarBuilder：定义了汽车制造的过程；

5、GeelyCarBuilder：是CarBuilder的具体实现，实际的汽车的建造过程在这里实现；

6、CarDirector：汽车制造过程的指挥协调者，负责指挥整个汽车制造过程的顺序；

Car.java

public interface Car {/*** 展示* @return*/String show();/*** 启动*/void start();/*** 熄火*/void stop();
}

SmallCar.java

@Data
public class SmallCar implements Car {private String brand;//品牌private Engine engine;//发动机private Tyre tyre;//轮胎private CarBody carBody;//车身@Overridepublic String show() {String msg = "品牌:%s,发动机:%s,轮胎:%s,车身:%s";return String.format(msg, this.brand, this.engine.getType(), this.tyre.getType(), this.carBody.getColor());}@Overridepublic void start() {System.out.println("启动->" + this.show());}@Overridepublic void stop() {System.out.println("熄火->" + this.show());}
}

Engine.java

@Data
public class Engine {private String type;public Engine(String type) {this.type = type;System.out.println("制造发动机:"+type);}
}

Tyre.java

/*** 轮胎*/
@Data
public class Tyre {private String type;public Tyre(String type) {this.type = type;System.out.println("制造轮胎:"+type);}
}

CarBody.java

@Data
public class CarBody {private String color;public CarBody(String color) {this.color = color;System.out.println("制造车身:"+color);}
}

CarBuilder.java

public interface CarBuilder {/*** 生产发动机* @return*/Engine buildEngine(String type);/*** 生产轮胎* @return*/Tyre buildTyre(String type);/*** 生产车身* @return*/CarBody buildCarBody(String color);/*** 组装小汽车* @return*/Car build();
}

GeelyCarBuilder.java

/*** 吉利汽车厂*/
public class GeelyCarBuilder implements CarBuilder {@Overridepublic Engine buildEngine(String type) {return new Engine(type);}@Overridepublic Tyre buildTyre(String type) {return new Tyre(type);}@Overridepublic CarBody buildCarBody(String color) {return new CarBody(color);}@Overridepublic Car build() {SmallCar smallCar = new SmallCar();return smallCar;}
}

CarDirector.java

@Data
@AllArgsConstructor
public class CarDirector {private CarBuilder carBuilder;public Car constructSmallCar(String brand,String engineType,String tyreType,String carBodyColor){Engine engine = carBuilder.buildEngine(engineType);Tyre tyre = carBuilder.buildTyre(tyreType);CarBody carBody = carBuilder.buildCarBody(carBodyColor);SmallCar car = ((SmallCar) carBuilder.build());car.setEngine(engine);car.setTyre(tyre);car.setCarBody(carBody);car.setBrand(brand);System.out.println("汽车组装完成");return car;}
}

测试类

public class Test {public static void main(String[] args) {CarBuilder carBuilder=new GeelyCarBuilder();CarDirector carDirector = new CarDirector(carBuilder);Car car = carDirector.constructSmallCar("吉利汽车","国产发动机","马牌轮胎","白色");car.start();car.stop();Car car1 = carDirector.constructSmallCar("沃尔沃汽车", "沃尔沃发动机", "米其林轮胎", "黑色");car1.start();car1.stop();}
}