1. 概述

建造者（Builder）设计模式用于组装具有复杂结构的实例。在构建一个复杂实例的时候，我们很难一气呵成，我们首先把实例的各个部分建造出来，然后分阶段把它们组装起来。

建造者设计模式中主要有三个角色：抽象建造者，具体建造者，指挥者。

抽象建造者通常是一个抽象类，仅仅定义了方法，具体建造者继承抽象建造者，实现抽象建造者的中定义的方法，指挥者负责调用建造者去构建实例。

建造者设计模式的优点：

(1) 增加新的具体建造者无须修改原有代码，指挥者负责调用抽象建造者去构建实例，系统扩展方便，符合“开闭原则” 。

(2) 指挥者无需知道具体建造过程，指挥者负责调用抽象建造者去构建实例，使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象。

(3) 将复杂的构建步骤分解在不同的方法中，使得构建过程更加清晰， 也更方便使用程序来控制构建过程。

建造者的缺点：

(1) 建造者模式所创建的实例一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果实例之间的差异性很大，则不适合使用。

(2) 如果所创建的实例实例的内部变化复杂，需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大，开发和维护的难度会上升，因此在这种情况下，要考虑是否选择建造者模式。

2. 示例程序

一个使用Builder设计模式来编写“文档的程序”的例子，文档的结构有：一个标题、几个字符串、条目项目。

示例程序中有如下四个类：Builder类、Director类、TextBuilder类、HTMLBuilder类。

Builder类，抽象建造者，定义了编写文档的方法。Builder类是抽象类，仅仅是定义了方法，具体处理交给子类。

Director类，监工，使用该方法编写一个具体的文档，负责使用建造者的类来生成实例。

Builder类的两个子类TextBuilder类和HTMLBuilder类，两个具体的建造者，TextBuilder编写纯文本文档，HTMLBuilder类编写HTML文档。

建造者设计模式（Builder）_java

Builder.java 定义了编写文档的方法，如下所示：

package builder;

public abstract class Builder {
    public abstract void makeTitle(String title);
    public abstract void makeString(String str);
    public abstract void makeItems(String[] items);
    public abstract void close();
}

Director.java，监工，负责使用建造者的类来生成实例：

package builder;

public class Director {
    public Builder builder;
    public Director(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    // 编写文档
    public void construct() {
        builder.makeTitle("Hello Builder");
        builder.makeString("从早上到下午");
        builder.makeItems(new String[] {
                "早上好",
                "中午好",
                "下午好"
        });
        builder.makeString("晚上");
        builder.makeItems(new String[] {
                "晚上好",
                "晚安",
                "再见"
        });
        builder.close();
    }
}

TextBuilder.java，具体建造者类，getResult()返回建造的结果。

package builder;

public class TextBuilder extends Builder{
    private StringBuffer buffer = new StringBuffer();

    @Override
    public void makeTitle(String title) {
        buffer.append("==================================\n");
        buffer.append("[" + title + "]\n");
        buffer.append("\n");
    }

    @Override
    public void makeString(String str) {
        buffer.append('*' + str + "\n");
        buffer.append("\n");
    }

    @Override
    public void makeItems(String[] items) {
        for (int i=0; i<items.length; i++) {
            buffer.append(" ." + items[i] + "\n");
        }
    }

    @Override
    public void close() {
        buffer.append("==================================\n");
    }

    public String getResult() {
        return buffer.toString();
    }
}

HTMLBuilder.java，具体建造者类，getResult()返回建造的结果。

package builder;

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

public class HTMLBuilder extends Builder{
    private String filename;
    private PrintWriter writer;

    @Override
    public void makeTitle(String title) {
        filename = title + ".html";
        try {
            writer = new PrintWriter(new FileWriter(filename));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        writer.println("<html><head><title>" + title + "</title></head></html>");
        writer.println(title);
    }

    @Override
    public void makeString(String str) {
        writer.println("<p>" + str + "</p>");
    }

    @Override
    public void makeItems(String[] items) {
        writer.println("<ul>");
        for (int i=0; i<items.length; i++) {
            writer.println("<li>" + items[i] + "</li>");
        }
        writer.println("</ul>");
    }

    @Override
    public void close() {
        writer.println("</body></html>");
        writer.close();
    }

    public String getResult() {
        return filename;
    }
}

使用者类，User.java。

package builder;

public class User {
    public static void main(String args[]) {
        TextBuilder textBuilder = new TextBuilder();
        Director director = new Director(textBuilder);
        director.construct();
        String result = textBuilder.getResult();
        System.out.println(result);

        HTMLBuilder htmlBuilder = new HTMLBuilder();
        Director director01 = new Director(htmlBuilder);
        director01.construct();
    }
}

运行截图如下所示：

建造者设计模式（Builder）_建造者_02

建造者设计模式（Builder）_java_03

参考文献：

  • 图解设计模式 - 结成浩著、杨文轩译 - 人民邮电出版社
  • 尚硅谷 - 图解设计模式