設計模式——建造者模式
引言
之前在家看兩個小外甥玩軌道車，拆開包裝，一堆小零件，兄弟兩一個拼橋樑、彎道、路標，一個裝車、搭立交、組裝上下坡。不一會兒軌道就全拼好了，兩兄弟用代表自己的車子在軌道上追逐，玩的很開心。我看了下軌道車包裝，根據使用零件多少不同，組拼順序不同，擺放不同可以建立不同的軌道和街道，有橢圓形的，上下立交式的，單層的……
忽然想到用程式來表述玩軌道車的流程，如果用類圖描述軌道車的玩法，可以簡單表示為：
分為兩個部分：
紅色為軌道車的各個部件，Road規定了軌道車可以有 坡度、彎道、橋樑、路標、汽車、立交這幾個部分；
藍色部分為建造不同的軌道，環形軌道（AnnularBuilder）和立交軌道（InterchangeBuilder）。
Road為模板方法的變形形式，軌定軌道車的部件和各個部件的組裝順序，實現如下：
public abstract class Road {
//坡度
protected abstract void slope();
//彎道
protected abstract void curve();
//橋樑
protected abstract void bridge();
//路標
protected abstract void guide();
//汽車
protected abstract void car();
//立交
protected abstract void interchange();
private List<String> list = new ArrayList<>();
final public void create() throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
Method[] methods = this.getClass().getDeclaredMethods();
for (String method : list) {
for (int i = 0; i < methods.length; i++) {
if (methods[i].getName().equals(method)) {
methods[i].invoke(this, null);
}
}
}
}
final public void setList(List<String> methods){
this.list = methods;
}
}
組裝軌道車的部件實現方法：
public class TrackRoad extends Road {
//坡度
@Override
protected void slope() {
System.out.println("建造上下坡……");
}
//彎道
@Override
protected void curve() {
System.out.println("建造麴線車道……");
}
//橋樑
@Override
protected void bridge() {
System.out.println("建造橋樑……");
}
//路標
@Override
protected void guide() {
System.out.println("放置公路路標……");
}
//汽車
@Override
protected void car() {
System.out.println("建造汽車……");
}
//立交
@Override
protected void interchange() {
System.out.println("建造立交……");
}
}
抽象建立軌道車類Builder定義了軌道車的組裝部件和獲取組裝的軌道車
public abstract class Builder {
/**
* 不同部件的建立
*/
public abstract void setPart(List<String> methods);
/**
* 建造軌道
*/
public abstract TrackRoad buildRoad() throws InvocationTargetException, IllegalAccessException;
}
具體軌道車玩法建造類（立交軌道車）：
public class InterchangeBuilder extends Builder {
private TrackRoad road = new TrackRoad();
@Override
public void setPart(List<String> methods) {
this.road.setList(methods);
}
@Override
public TrackRoad buildRoad() {
return this.road;
}
}
如果想建立一個立交軌道，可以這麼建立：
InterchangeBuilder interchangeBuilder = new InterchangeBuilder();
List<String> interMethods = new ArrayList<>();
interMethods.add("slope");
interMethods.add("bridge");
interMethods.add("guide");
interMethods.add("interchange");
interMethods.add("car");
interchangeBuilder.setPart(interMethods);
interchangeBuilder.buildRoad().create();
建造上下坡……
建造橋樑……
放置公路路標……
建造立交……
建造汽車……
引入導演類
坡度、彎道、橋樑、路標、汽車、立交不同組裝方式可以構造不同的軌道，為了方便 支援的很多不同的軌道，可以增加個導演類（Director）。
導演類封裝立交軌道和環形軌道的實現，對外提供直接獲取的方法：
public class Director {
private List<String> steps = new ArrayList<>();
private InterchangeBuilder interchangeBuilder = new InterchangeBuilder();
private AnnularBuilder annularBuilder = new AnnularBuilder();
public TrackRoad getInterchangeBuilder(){
System.out.println("===========================建造立交車道===========================");
this.steps.clear();
this.steps.add("slope");
this.steps.add("bridge");
this.steps.add("guide");
this.steps.add("interchange");
this.steps.add("car");
this.interchangeBuilder.setPart(this.steps);
return this.interchangeBuilder.buildRoad();
}
public TrackRoad getAnnularBuilder(){
System.out.println("===========================建造麴線車道===========================");
this.steps.clear();
this.steps.add("curve");
this.steps.add("bridge");
this.steps.add("guide");
this.steps.add("car");
this.annularBuilder.setPart(this.steps);
return this.annularBuilder.buildRoad();
}
}
客戶端不關注如何實現，只需要拿來即用（可玩）：
public void testDerictor() throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
Director director = new Director();
director.getAnnularBuilder().create();
director.getInterchangeBuilder().create();
}
其實這就是建造者模式，由導演類決定如何構建具體的物件（產品）。
建造者模式
定義
將一個複雜物件的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以建立不同的表示。
通用類圖
四要素
建造者模式中有以下4個角色：
Product產品類
通常是實現模板方法模式（有模板方法和基本方法的類），例子裡的 TrackRoad（軌道） 就屬於產品類。
Builder抽象建造者
規範產品的組建，一般是抽象類，約定功能由子類去實現具體的建造方法，對應例子裡的Builder。
ConcreteBuilder具體建造者
實現抽象建造者的所有方法。例子裡的InterchangeBuilder和AnnularBuilder就是具體軌道的建造者。
Director導演類
封裝具體建造者，提供簡單易用的構建產品類方法。
總結
優點
封裝性：將產品本身與產品建立過程進行解耦，可以使用相同的建立過程來得到不同的產品。也就說細節依賴抽象。
建造者獨立，容易擴充套件：增加新的具體建造者無需修改原有類庫的程式碼，易於拓展，符合“開閉原則“。
缺點
建造者模式所建立的產品一般具有較多的共同點，其組成部分相似；如果產品之間的差異性很大，則不適合使用建造者模式，因此其使用範圍受到一定的限制。
使用場景
- 相同的方法，不同的執行順序，產生不同的事件結果時
- 多個部件或零件都可以裝配到一個物件中，但是產生的執行結果又不相同時
- 產品類非常複雜，或者產品類中的呼叫順序不同產生了不同的效能