设计模式探索：建造者模式

1. 什么是建造者模式

建造者模式 (Builder Pattern)，也被称为生成器模式，是一种创建型设计模式。

定义：将一个复杂对象的构建与表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

建造者模式要解决的问题：

建造者模式可以将部件和其组装过程分开，一步一步创建一个复杂的对象。用户只需要指定复杂对象的类型就可以得到该对象，而无需知道其内部的具体构造细节。

2. 建造者模式的结构

在这里插入图片描述

建造者（Builder）模式包含以下4个角色：

抽象建造者类（Builder）：规定要实现复杂对象的哪些部分的创建，并不涉及具体的部件对象的创建。
具体建造者类（ConcreteBuilder）：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。在构造过程完成后，提供一个方法，返回创建好的复杂产品对象。
产品类（Product）：要创建的复杂对象 (包含多个组成部件)。
指挥者类（Director）：调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指挥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（客户端一般只需要与指挥者进行交互）。

3. 代码示例

下面是一个SQL查询生成器的例子，展示如何使用建造者模式生成不同数据库的SQL查询语句。

产品类

public class SqlQuery {private String select;private String from;private String where;private String groupBy;private String orderBy;private String limit;public SqlQuery(String select, String from) {this.select = select;this.from = from;}// Getters and setters@Overridepublic String toString() {StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append("SELECT ").append(select).append(" FROM ").append(from);if (where != null && !where.isEmpty()) {sb.append(" WHERE ").append(where);}if (groupBy != null && !groupBy.isEmpty()) {sb.append(" GROUP BY ").append(groupBy);}if (orderBy != null && !orderBy.isEmpty()) {sb.append(" ORDER BY ").append(orderBy);}if (limit != null && !limit.isEmpty()) {sb.append(" LIMIT ").append(limit);}return sb.toString();}
}

抽象建造者

public abstract class SqlQueryBuilder {protected SqlQuery sqlQuery;public void createSqlQuery(String select, String from) {sqlQuery = new SqlQuery(select, from);}public SqlQuery getSqlQuery() {return sqlQuery;}public abstract void buildWhere();public abstract void buildGroupBy();public abstract void buildOrderBy();public abstract void buildLimit();
}

具体建造者

public class MySqlQueryBuilder extends SqlQueryBuilder {@Overridepublic void buildWhere() {sqlQuery.setWhere("1 = 1"); // MySQL不需要限制行数}@Overridepublic void buildGroupBy() {sqlQuery.setGroupBy("deptno, ename, hiredate");}@Overridepublic void buildOrderBy() {sqlQuery.setOrderBy("hiredate DESC");}@Overridepublic void buildLimit() {sqlQuery.setLimit("0, 10"); // MySQL分页从0开始}
}public class OracleQueryBuilder extends SqlQueryBuilder {@Overridepublic void buildWhere() {sqlQuery.setWhere("rownum <= 1000"); // Oracle查询最多返回1000行数据}@Overridepublic void buildGroupBy() {sqlQuery.setGroupBy("deptno, ename, hiredate");sqlQuery.setSelect(sqlQuery.getSelect() + ", deptno, ename, hiredate");}@Overridepublic void buildOrderBy() {sqlQuery.setOrderBy("hiredate");}@Overridepublic void buildLimit() {sqlQuery.setLimit("10");}
}

指挥者类

public class SqlQueryDirector {private SqlQueryBuilder sqlQueryBuilder;public void setSqlQueryBuilder(SqlQueryBuilder sqlQueryBuilder) {this.sqlQueryBuilder = sqlQueryBuilder;}public void buildSqlQuery(String select, String from) {sqlQueryBuilder.createSqlQuery(select, from);sqlQueryBuilder.buildWhere();sqlQueryBuilder.buildGroupBy();sqlQueryBuilder.buildOrderBy();sqlQueryBuilder.buildLimit();}
}

客户端

public class Client {public static void main(String[] args) {// 创建MySQL建造者SqlQueryBuilder mySqlQueryBuilder = new MySqlQueryBuilder();// 创建Oracle建造者SqlQueryBuilder oracleQueryBuilder = new OracleQueryBuilder();// 指导者SqlQueryDirector sqlQueryDirector = new SqlQueryDirector();// 构建MySQL查询语句sqlQueryDirector.setSqlQueryBuilder(mySqlQueryBuilder);sqlQueryDirector.buildSqlQuery("*", "table1");SqlQuery mySqlQuery = mySqlQueryBuilder.getSqlQuery();System.out.println("MySQL Query: " + mySqlQuery);// 构建Oracle查询语句sqlQueryDirector.setSqlQueryBuilder(oracleQueryBuilder);sqlQueryDirector.buildSqlQuery("*", "table2");SqlQuery oracleQuery = oracleQueryBuilder.getSqlQuery();System.out.println("Oracle Query: " + oracleQuery);}
}

4. 建造者模式在实际开发中的应用

建造者模式在实际开发中的应用主要体现在以下几个方面：

复杂对象的创建：例如，在创建一个复杂对象时，如果这个对象有很多可选参数，使用建造者模式可以避免构造函数参数列表过长的问题。
多步骤创建过程：例如，在构建SQL查询、创建报告等需要多个步骤的过程中，使用建造者模式可以将这些步骤分离出来，使得代码更易于维护和扩展。
对象的不变性：例如，创建一个不可变对象时，可以使用建造者模式来确保对象在创建后不被修改。

5. 建造者模式与工厂模式的区别

工厂模式：
- 用来创建不同但是相关类型的对象（继承同一父类或者接口的一组子类），由给定的参数来决定创建哪种类型的对象。
- 主要关注的是创建单个对象。
建造者模式：
- 用来创建一种类型的复杂对象，通过设置不同的可选参数，“定制化”地创建不同的对象。
- 主要关注的是如何一步一步创建一个复杂的对象。
- 更强调创建过程的分步和顺序。