设计模式之建造者（bulider）模式

一：概述

Builder模式定义:
         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.

Builder模式是一步一步创建一个复杂的对象,它允许用户可以只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们.用户不知道内部的具体构建细节.

 

     在软件系统中，有时候面临着“一个复杂对象”的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法确相对稳定。如何应对这种变化？如何提供一种“封装机制”来隔离出“复杂对象的各个部分”的变化，从而保持系统中的“稳定构建算法”不随着需求改变而改变？这就是要说的建造者模式。 

    建造者模式可以将一个产品的内部表象与产品的生成过程分割开来，从而可以使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。

有些情况下，一个对象会有一些重要的性质，在它们没有恰当的值之前，对象不能作为一个完整的产品使用。比如，一个电子邮件有发件人地址、收件人地址、主题、内容、附录等部分，而在最起码的收件人地址未被赋值之前，这个电子邮件不能发出。有些情况下，一个对象的一些性质必须按照某个顺序赋值才有意义。在某个性质没有赋值之前，另一个性质则无法赋值。这些情况使得性质本身的建造涉及到复杂的商业逻辑。这时候，此对象相当于一个有待建造的产品，而对象的这些性质相当于产品的零件，建造产品的过程就是组合零件的过程。由于组合零件的过程很复杂，因此，这些"零件"的组合过程往往被"外部化"到一个称作建造者的对象里，建造者返还给客户端的是一个全部零件都建造完毕的产品对象。

 

二：目的

将一个复杂对象的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

 

三：模式结构

Builder:为创建Product对象的各个部件指定抽象接口。

ConcreteBuilder:实现Builder的接口以构造和装配该产品的各个部件，定义并明确它所创建的表示，并提供一个检索产品的接口。

Director:构造一个使用Builer接口的对象。

Product:表示被构造的复杂对象。ConcreteBuilder创建该产品的内部表示并定义它的装配过程，包含定义组成部件的类，以及将这些部件装配成最终产品的接口。

 

四：Demo

先,需要一个接口,它定义如何创建复杂对象的各个部件:

public interface Builder {

　　//创建部件A　　比如创建汽车车轮
　　void buildPartA(); 
　　//创建部件B 比如创建汽车方向盘
　　void buildPartB(); 
　　//创建部件C 比如创建汽车发动机
　　void buildPartC(); 

　　//返回最后组装成品结果 (返回最后装配好的汽车)
　　//成品的组装过程不在这里进行,而是转移到下面的Director类中进行.
　　//从而实现了解耦过程和部件
　　Product getResult();

}

用Director构建最后的复杂对象,而在上面Builder接口中封装的是如何创建一个个部件(复杂对象是由这些部件组成的),也就是说Director的内容是如何将部件最后组装成成品:

public class Director {

　　private Builder builder;

　　public Director( Builder builder ) { 
　　　　this.builder = builder; 
　　} 
　　// 将部件partA partB partC最后组成复杂对象
　　//这里是将车轮 方向盘和发动机组装成汽车的过程
　　public void construct() { 
　　　　builder.buildPartA();
　　　　builder.buildPartB();
　　　　builder.buildPartC();

　　}

}

Builder的具体实现ConcreteBuilder:
通过具体完成接口Builder来构建或装配产品的部件;
定义并明确它所要创建的是什么具体东西;
提供一个可以重新获取产品的接口:

public class ConcreteBuilder implements Builder {

　　Part partA, partB, partC; 
　　public void buildPartA() {
　　　　//这里是具体如何构建partA的代码

　　}; 
　　public void buildPartB() { 
　　　　//这里是具体如何构建partB的代码
　　}; 
　　 public void buildPartC() { 
　　　　//这里是具体如何构建partB的代码
　　}; 
　　 public Product getResult() { 
　　　　//返回最后组装成品结果
　　}; 

}

复杂对象:产品Product:

public interface Product { }

复杂对象的部件:

public interface Part { }

调用Builder模式:

 

ConcreteBuilder builder = new ConcreteBuilder();
Director director = new Director( builder ); 

director.construct(); 
Product product = builder.getResult();

 

五：适用性

1、需要生成的产品对象有复杂的内部结构。
2、需要生成的产品对象的属性相互依赖，建造者模式可以强迫生成顺序。
3、在对象创建过程中会使用到系统中的一些其它对象，这些对象在产品对象的创建过程中不易得到。

4、当复杂对象需要与表示分离，可能需要创建不同的表示时。

5、当需要向客户隐藏产品内部结构的表现时。

 

 

六：JDK中的体现

StringBuffer and StringBuilder

简单分析下StringBuilder，是简化的builder模式。其中Director和ConCreteBuilder是StringBuilder，产品也是StringBuilder.向客户隐藏产品内部结构的表现。

public final class StringBuilder
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
{

    /** use serialVersionUID for interoperability */
    static final long serialVersionUID = 4383685877147921099L;

    /**
     * Constructs a string builder with no characters in it and an 
     * initial capacity of 16 characters. 
     */
    public StringBuilder() {
	super(16);
    }

    /**
     * Constructs a string builder with no characters in it and an 
     * initial capacity specified by the <code>capacity</code> argument. 
     *
     * @param      capacity  the initial capacity.
     * @throws     NegativeArraySizeException  if the <code>capacity</code>
     *               argument is less than <code>0</code>.
     */
    public StringBuilder(int capacity) {
	super(capacity);
    }

 

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
    /**
     * The value is used for character storage.
     */
    char value[];

    /** 
     * The count is the number of characters used.
     */
    int count;

    /** 
     * This no-arg constructor is necessary for serialization of subclasses.
     */
    AbstractStringBuilder() {
    }

    /** 
     * Creates an AbstractStringBuilder of the specified capacity.
     */
    AbstractStringBuilder(int capacity) {
        value = new char[capacity];
    }

    /**
     * Returns the length (character count).
     *
     * @return  the length of the sequence of characters currently 
     *          represented by this object
     */
    public int length() {
	return count;
    }

    /**
     * Returns the current capacity. The capacity is the amount of storage 
     * available for newly inserted characters, beyond which an allocation 
     * will occur.
     *
     * @return  the current capacity
     */
    public int capacity() {
	return value.length;
    }

 

AbstractStringBuilder中的  char value[] 属性为具体产品的属性。