1.什么是建造者模式
建造者模式又称为生成器模式，它是一种较为复杂，使用频率也相对较低的创建型模式，它将客户端与包含多个组成部分的复杂对象的创建过程分离。
建造者模式关注如何一步一步创建一个的复杂对象，不同的具体建造者定义了不同的创建过程，且具体建造者相互独立，增加新的建造者非常方便，
建造者模式定义如下：
建造者模式(Builder Pattern)：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。建造者模式是一种对象创建型模式。
建造者模式一步一步创建一个复杂的对象，它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建他们，用户不需要知道内部的具体构建细节。
2.UML结构
建造者模式UML类图如下：
image.png
在建造者模式结构图中包含如下几个角色：
- Builder（抽象建造者）：它为创建一个产品Product对象的各个部件指定抽象接口，在该接口中一般声明两类方法，一类方法是buildPartX()，它们用于创建复杂对象的各个部件；另一类方法是getResult()，它们用于返回复杂对象。Builder既可以是抽象类，也可以是接口。
- ConcreteBuilder（具体建造者）：它实现了Builder接口，实现各个部件的具体构造和装配方法，定义并明确它所创建的复杂对象，也可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。
- Product（产品角色）：它是被构建的复杂对象，包含多个组成部件，具体建造者创建该产品的内部表示并定义它的装配过程。
-
Director（指挥者）：指挥者又称为导演类，它负责安排复杂对象的建造次序，指挥者与抽象建造者之间存在关联关系，可以在其construct()建造方法中调用建造者对象的部件构造与装配方法，完成复杂对象的建造。客户端一般只需要与指挥者进行交互，在客户端确定具体建造者的类型，并实例化具体建造者对象（也可以通过配置文件和反射机制），然后通过指挥者类的构造函数或者Setter方法将该对象传入指挥者类中。
复杂对象是指那些包含多个成员属性的对象，这些成员属性也称为部件或零件，如汽车包括方向盘、发动机、轮胎等部件，电子邮件包括发件人、收件人、主题、内容、附件等部件。
3.代码
复杂对象类典型代码如下：
public class Product {
//定义部件，部件可以是任意类型，包括值类型和引用类型
private String partA;
private String partB;
private String partC;
public void setPartA(String partA) {
this.partA = partA;
}
public void setPartB(String partB) {
this.partB = partB;
}
public void setPartC(String partC) {
this.partC = partC;
}
}
抽象建造者类定义了产品部件的创建方法和复杂产品返回方法，典型代码如下：
public abstract class Builder {
protected Product product = new Product();
public abstract void buildPartA();
public abstract void buildPartB();
public abstract void buildPartC();
public Product getResult(){
return product;
}
}
在ConcreteBuilder中实现了buildPartX()方法，通过调用Product的setPartX()方法可以给产品对像的成员属性设值。不同的具体建造者在实现BuildPartX()方法时将有所区别，如setPartX()方法的参数可能不一样，在有些具体建造者类中某些setPartX()方法无须实现(提供一个空实现)。而这些对于客户端来说都无须关心，客户端只需要知道具体建造者类型即可。
public class ConcreteBuilder extends Builder {
public void buildPartA() {
product.setPartA("part A");
}
public void buildPartB() {
product.setPartA("part B");
}
public void buildPartC() {
product.setPartA("part C");
}
}
建造者模式的结构中还有一个指挥者类Director，该类主要有两个作用：一是它隔离了客户与创建过程；二是它控制产品的创建过程，包括某个buildPartX()方法是否被调用以及多个buildPartX()方法调用的先后次序等。指挥者针对抽象建造者编程，客户端只需要知道具体建造者的类型，即可通过指挥者类调用建造者的相关方法，返回一个完整的产品对象。在实际生活中也存在类似指挥者一样的角色，如一个客户去购买电脑，电脑销售人员相当于指挥者，只要客户确定电脑的类型，电脑销售人员可以通知电脑组装人员给客户组装一台电脑。指挥者类典型代码如下：
public class Director {
private Builder builder;
public Director(Builder builder){
this.builder = builder;
}
public void setBuilder(Builder builder){
this.builder = builder;
}
public Product construct(){
builder.buildPartA();
builder.buildPartB();
builder.buildPartC();
return builder.getResult();
}
}
客户端：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Builder builder = new ConcreteBuilder();
Director director = new Director(builder);
Product product = director.construct();
}
}
在客户端代码中，无须关心产品对象的具体组装过程，只需指定具体建造者的类型即可。可以通过配置文件来存储具体建造者类ConcreteBuilder的类名，使得更换新的建造者时无须修改源代码，系统扩展更为方便。
4.Builder模式变种
4.1省略Director
Director类在创造者模式中扮演十分重要的作用，它按一定的顺序调用Builder的buildPartX()方法，给客户端返回一个完整的产品。
但是在有些情况下，为了简化系统，我们可以将Director和抽象建造者Builder进行合并。
如下：
public abstract class Builder {
protected Product product = new Product();
public abstract void buildPartA();
public abstract void buildPartB();
public abstract void buildPartC();
public Product getResult(){
buildPartA();
buildPartB();
buildPartC();
return product;
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Builder builder = new SimpleBuilder();
Product product= builder.getResult();
System.out.println(product);
}
}
4.2 内部Builder
内部Builder用起来是链式调用的形式，在Effective Java中，第二条有提到遇到多个构造器参数时考虑用构造器。
public class VideoPlayer {
private final String type;
private final String menu;
private final String playerList;
private final String mainWindows;
private final String controlStrip;
private VideoPlayer(Builder builder){
type = builder.type;
menu = builder.menu;
playerList = builder.playerList;
mainWindows = builder.mainWindows;
controlStrip = builder.controlStrip;
}
public static class Builder{
private String type;
private String menu;
private String playerList;
private String mainWindows;
private String controlStrip;
public Builder setType(String type) {
this.type = type;
return this;
}
public Builder setMenu(String menu){
this.menu = menu;
return this;
}
public Builder setPlayerList(String playerList){
this.playerList = playerList;
return this;
}
public Builder setMainWindows(String mainWindows){
this.mainWindows = mainWindows;
return this;
}
public Builder setControlStrip(String controlStrip){
this.controlStrip = controlStrip;
return this;
}
public VideoPlayer build(){
return new VideoPlayer(this);
}
}
public String toString() {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("这是一个 ").append(type).append(" 视频播放器\n\n");
sb.append("该播放器拥有：\n");
if (menu != null) sb.append(menu).append("\n");
if (playerList != null) sb.append(playerList).append("\n");
if (mainWindows != null) sb.append(mainWindows).append("\n");
if (controlStrip != null) sb.append(controlStrip).append("\n");
return sb.toString();
}
}
客户端：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
VideoPlayer player = new VideoPlayer.Builder()
.setType("简单界面")
.setMainWindows("主界面")
.setControlStrip("控制条")
.build();
System.out.println(player);
}
}
5.建造者模式与抽象工厂模式
建造者模式完成的事，好像都可以通过抽象工厂模式完成，那么区别是什么？
- 与建造者模式相比，抽象工厂模式返回的是一系列相关的产品，这些产品位于不同的产品等级结构，构成产品族，而建造者模式返回的是一个组装好的完整产品。抽象工厂模式更像一个汽车零件生产商，生产不同品牌汽车的各种零件。而建造者模式更像一个汽车装配厂，通过一系列零件的组装，最终生产出的是一个完整的汽车。
- 抽象工厂模式中，客户端需实例化工厂类，然后通过工厂类获取所需的产品对象。而建造者模式更侧重于将复杂的构造对象的方法交给建造者去做，而客户端只需要通过指挥者就能创建一个完整的产品实例。
6.适用场景
在以下情况下可以考虑使用建造者模式：
- 需要生成的产品对象有复杂的内部结构，这些产品对象通常包含多个成员属性。
- 需要生成的产品对象的属性相互依赖，需要指定其生成顺序。
- 对象的创建过程独立于创建该对象的类。在建造者模式中通过引入了指挥者类，将创建过程封装在指挥者类中，而不在建造者类和客户类中。
- 隔离复杂对象的创建和使用，并使得相同的创建过程可以创建不同的产品。
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