面向对象：建造者（Builder）模式

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本文介绍设计模式中的建造者（Builder）模式的概念，用法，以及实际应用中怎么样使用Builder模式进行开发。

Builder模式的概念

Builder模式是一种对象创建型模式，它跟工厂模式（包括工厂方法模式与虚拟工厂模式）一样，都用来创建类的对象。我们先阐述一下Builder模式的定义
：

Builder模式用来创建复合对象，并把复合对象的创建过程加以抽象，通过子类继承和重载的方式，动态地创建具有复合属性的对象；另一方面，为了统一创建过程，又把对象创建的操作统一封装在名为Director所提供的方法里。

复合对象的概念：

所
谓复合对象，指有别于一般的对象，该对象具有不同的复合属性。比如我们把一辆汽车看成一个复合对象，是因为该汽车由多个复杂的零部件组成，这些零部件可能
因为生产厂家的不同等等而不同，但这些不同的零部件最终都能被组装为一辆汽车。这些不同的零部件我们可称之为汽车的复合属性，同样可称该汽车为一个复合对
象。

我们再用类图来说明Builder模式的结构，如图：



[该图出自维基百科wikipedia.org]

图示，

- Builder#buildPart方法（不同部分的创建都是一个buildPart方法）用来创建产品Product的各部分；

- ConcreteBuilder为继承自Builder的具体的创建类；

- Builder#getResult或ConcreteBuilder#getResult返回最终被创建的复合对象；

- Product为被创建的产品对象；

- Director#construct方法是对整个产品创建过程的封装；该方法内部将调用Builder#buildPart方法；一个典型的construct方法实现可能为：

public void construct(Builder builder) {

builder.buildPart1();

builder.buildPart2();

...

}

有时为了简便，又可把Director与ConcreteBuilder合并为一个类。

Builder模式与工厂模式的区别与Builder模式的应用场景

我们上面提到了，Builder模式和工厂模式一样，都属于对象创建型模式，都用来创建类的对象。但它们存在在本质的区别：

- 在工厂模式里，我们无需关心产品的各部分是如何被创建的；但在Builder模式里，会把产品的创建过程抽象为多个部分。也就是说，工厂模式被关注的是整个产品，而Builder模式被关注的是产品的组成部分的创建过程。

- 因为上述关注点的不一样，工厂模式被创建的产品是一个单一产品；Builder模式创建的是一个复合产品。

简单一点说，在具体的应用中，我们是选用工厂模式来创建对象呢还是选用Builder模式来创建对象，完全取决于我们的关注点。

比如同为创建一辆汽车，如果我们只需关注只是从工厂里造出的这一辆汽车本身（然后加以使用），我们就可以使用工厂模式来创建该汽车；但如果我们还应该关注该汽车的各部分是怎么造出来的（或者说，不同的工厂对产品的各部分的造法不一样），我们就应该使用Builder模式。

Builder模式的应用场景

- 对象的创建：Builder模式是为对象的创建而设计的模式

- 创建的是一个复合对象：被创建的对象为一个具有复合属性的复合对象

- 关注对象创建的各部分的创建过程：不同的工厂（这里指builder生成器）对产品属性有不同的创建方法

Builder模式的应用范例
下面我们举个例子来加深我们对Builder模式的理解。

比如我们要通过一个汽车加工厂，组装一辆汽车；汽车由车头，车身，车尾3部分组成；它的基本组装步骤是：

- 组装车头

- 组装车身

- 组装车尾

不管被组装的是吉普车，卡车，还是公交车，它们都可以各自重新定义车头，车身与车尾的组装方法；而通过这些被重新定义的组装方法，通过相同的组装步骤就可以组装具有不同属性的各类汽车了。

通过上面的分析，我们知道，该范例满足Builder模式的应用场景所提到的条件：

- 对象的创建：我们需要创建汽车对象

- 创建的是一个复合对象：我们需要创建的汽车对象是具有车头，车身，车尾等复合属性的复合对象

- 关注对象创建的各部分的创建过程：吉普车，卡车等对车头，车身，车尾的组装方法不尽相同

下面我们用Builder设计模式来抽象以上组装过程：

- CarDirector：汽车组装操作的封装类

- CarBuilder：汽车组装抽象类

- JeepBuilder：吉普车组装类，继承自CarBuilder类。

- Car：汽车类，包括车头，车身，车尾等属性。相当于产品类。由CarBuilder/JeepBuilder等创建。

源代码

<!--//
function _syboos_pmplat_setUpCode() {
//dp.SyntaxHighlighter.ClipboardSwf = 'js/clipboard.swf';
dp.SyntaxHighlighter.HighlightAll('_syboos_pmplat_code');
}
window.onload=_syboos_pmplat_setUpCode;
//-->

//汽车类

public

class
Car {

//车头

private
String head;

//车身

private
String body;

//车尾

private
String tail;

public
String getBody() {

return
body;

}

public

void
setBody(String body) {

this
.body = body;

}

public
String getHead() {

return
head;

}

public

void
setHead(String head) {

this
.head = head;

}

public
String getTail() {

return
tail;

}

public

void
setTail(String tail) {

this
.tail = tail;

}

}

//汽车组装抽象类

public

abstract

class
CarBuilder {

//组装车头

public

abstract

void
makeHead();

//组装车身

public

abstract

void
makeBody();

//组装车尾

public

abstract

void
makeTail();

//得到被组装好的汽车对象

public

abstract
Car getCar();

}

//吉普车组装类

public

class
JeepBuilder
extends
CarBuilder {

Car car = new
Car();

//组装车头

public

void
makeHead() {

car.setHead("Jeep head"
);

}

//组装车身

public

void
makeBody() {

car.setHead("Jeep body"
);

}

//组装车尾

public

void
makeTail() {

car.setHead("Jeep tail"
);

}

public
Car getCar() {

return
car;

}

}

//汽车组装操作的封装类：该类封装了对整个汽车的组装操作

public

class
CarDirector {

//汽车的组装操作

public

void
makeCar(CarBuilder builder) {

//组装车头

builder.makeHead();

//组装车身

builder.makeBody();

//组装车尾

builder.makeTail();

}

}

//调用

public

class
Client {

public

static

void
main(String[] args) {

CarDirector director = new
CarDirector();

//创建吉普车生成器（工厂）

CarBuilder b = new
JeepBuilder();

//调用CarDirector组装整个汽车

director.makeCar(b);

//得到组装好的汽车

Car car = b.getCar();

System.out.println(car.getHead());

System.out.println(car.getBody());

System.out.println(car.getTail());

}

}

//汽车类
public class Car {
//车头
private String head;
//车身
private String body;
//车尾
private String tail;

public String getBody() {
return body;
}
public void setBody(String body) {
this.body = body;
}
public String getHead() {
return head;
}
public void setHead(String head) {
this.head = head;
}
public String getTail() {
return tail;
}
public void setTail(String tail) {
this.tail = tail;
}
}

//汽车组装抽象类
public abstract class CarBuilder {
//组装车头
public abstract void makeHead();
//组装车身
public abstract void makeBody();
//组装车尾
public abstract void makeTail();
//得到被组装好的汽车对象
public abstract Car getCar();
}

//吉普车组装类
public class JeepBuilder extends CarBuilder {
Car car = new Car();

//组装车头
public void makeHead() {
car.setHead("Jeep head");
}
//组装车身
public void makeBody() {
car.setHead("Jeep body");
}
//组装车尾
public void makeTail() {
car.setHead("Jeep tail");
}

public Car getCar() {
return car;
}
}

//汽车组装操作的封装类：该类封装了对整个汽车的组装操作
public class CarDirector {
//汽车的组装操作
public void makeCar(CarBuilder builder) {
//组装车头
builder.makeHead();
//组装车身
builder.makeBody();
//组装车尾
builder.makeTail();
}
}

//调用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
CarDirector director = new CarDirector();

//创建吉普车生成器（工厂）
CarBuilder b = new JeepBuilder();
//调用CarDirector组装整个汽车
director.makeCar(b);

//得到组装好的汽车
Car car = b.getCar();
System.out.println(car.getHead());
System.out.println(car.getBody());
System.out.println(car.getTail());
}
}

运行并显示Client：

C:/builder>javac *.java

C:/builder>java Client

Jeep head

Jeep body

Jeep tail

C:/builder>

上面演示了吉普车(Jeep)的生产过程，如果需要创建公交车（Bus），我们可以依葫芦画瓢，使用一个继承自CarBuilder的BusBuilder，便可简单地生产一个具有与吉普车不同的车头，车身，车尾的汽车来。

Builder模式与Template Method模式的区别
我们在



设计模式之Template Method　- 模板方法模式

一文中对Template Method模式作了介绍，细心的读者可能会发现，这2种模式中我们举了有点类似的范例：通过汽车加工厂组装汽车（车头，车身，车尾）来说明这2种模式。

但他们之间存在本质的区别：

- Template Method模式只是继承的关系，Builder模式与Factory Method模式一样，除了继承之外，还有有创建的过程。

-
Template
Method模式强调的是操作（固定的步骤操作与不同的算法细节），而Builder模式除了强调动作（创建对象的各部分）之外，还强调了整个对象的生
成。这是他们之间的本质区别，Builder模式是一种对象创建型设计模式，Template Method是动作型模式。

Builder模式小结
Builder模式是一种注重对象创建细节的设计模式，它被用来动态创建复合对象。