定义
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。
类结构图
要素：
● 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。
class Product {
private String partA; //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 partB;
private String partC;
//partA的Getter方法和Setter方法省略
//partB的Getter方法和Setter方法省略
//partC的Getter方法和Setter方法省略
}
abstract class Builder {
//创建产品对象
protected Product product=new Product();
public abstract void buildPartA();
public abstract void buildPartB();
public abstract void buildPartC();
//返回产品对象
public Product getResult() {
return product;
}
}
class Director {
private Builder builder;
public Director(Builder builder) {
this.builder=builder;
}
public void setBuilder(Builder builder) {
this.builder=builer;
}
//产品构建与组装方法
public Product construct() {
builder.buildPartA();
builder.buildPartB();
builder.buildPartC();
return builder.getResult();
}
}
……
Builder builder = new ConcreteBuilder(); //可通过配置文件实现
Director director = new Director(builder);
Product product = director.construct();
……
建造者模式与抽象工厂模式的区别
- 建造者模式返回一个完整的复杂产品；侧重于一步步构造一个复杂对象，然后将结果返回
- 抽象工厂模式返回一系列相关的产品；通过选择具体工厂来生成所需对象
示例
Sunny软件公司游戏开发小组决定开发一款名为《Sunny群侠传》的网络游戏，该游戏采用主流的RPG(Role Playing Game,角色扮演游戏)模式，玩家可以在游戏中扮演虚拟世界中的一个特定角色，角色根据不同的游戏情节和统计数据（如力量、魔法、技能等）具有不同的能力，角色也会随着不断升级而拥有更加强大的能力。
作为RPG游戏的一个重要组成部分，需要对游戏角色进行设计，而且随着该游戏的升级将不断增加新的角色。不同类型的游戏角色，其性别、脸型、服装、发型等外部特性都有所差异，例如“天使”拥有美丽的面容和披肩的长发，并身穿一袭白裙；而“恶魔”极其丑陋，留着光头并穿一件刺眼的黑衣。
Sunny公司决定开发一个小工具来创建游戏角色，可以创建不同类型的角色并可以灵活增加新的角色。
class Actor
{
private String type; //角色类型
private String sex; //性别
private String face; //脸型
private String costume; //服装
private String hairstyle; //发型
public void setType(String type) {
this.type = type;
}
public void setSex(String sex) {
this.sex = sex;
}
public void setFace(String face) {
this.face = face;
}
public void setCostume(String costume) {
this.costume = costume;
}
public void setHairstyle(String hairstyle) {
this.hairstyle = hairstyle;
}
public String getType() {
return (this.type);
}
public String getSex() {
return (this.sex);
}
public String getFace() {
return (this.face);
}
public String getCostume() {
return (this.costume);
}
public String getHairstyle() {
return (this.hairstyle);
}
}
//角色建造器：抽象建造者
abstract class ActorBuilder
{
protected Actor actor = new Actor();
public abstract void buildType();
public abstract void buildSex();
public abstract void buildFace();
public abstract void buildCostume();
public abstract void buildHairstyle();
//工厂方法，返回一个完整的游戏角色对象
public Actor createActor()
{
return actor;
}
}
//英雄角色建造器：具体建造者
class HeroBuilder extends ActorBuilder
{
public void buildType()
{
actor.setType("英雄");
}
public void buildSex()
{
actor.setSex("男");
}
public void buildFace()
{
actor.setFace("英俊");
}
public void buildCostume()
{
actor.setCostume("盔甲");
}
public void buildHairstyle()
{
actor.setHairstyle("飘逸");
}
}
//天使角色建造器：具体建造者
class AngelBuilder extends ActorBuilder
{
public void buildType()
{
actor.setType("天使");
}
public void buildSex()
{
actor.setSex("女");
}
public void buildFace()
{
actor.setFace("漂亮");
}
public void buildCostume()
{
actor.setCostume("白裙");
}
public void buildHairstyle()
{
actor.setHairstyle("披肩长发");
}
}
//恶魔角色建造器：具体建造者
class DevilBuilder extends ActorBuilder
{
public void buildType()
{
actor.setType("恶魔");
}
public void buildSex()
{
actor.setSex("妖");
}
public void buildFace()
{
actor.setFace("丑陋");
}
public void buildCostume()
{
actor.setCostume("黑衣");
}
public void buildHairstyle()
{
actor.setHairstyle("光头");
}
}
//游戏角色创建控制器：指挥者
class ActorController
{
//逐步构建复杂产品对象
public Actor construct(ActorBuilder ab)
{
Actor actor;
ab.buildType();
ab.buildSex();
ab.buildFace();
ab.buildCostume();
ab.buildHairstyle();
actor=ab.createActor();
return actor;
}
}
import javax.xml.parsers.*;
import org.w3c.dom.*;
import org.xml.sax.SAXException;
import java.io.*;
class XMLUtil
{
//该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名，并返回一个实例对象
public static Object getBean()
{
try
{
//创建文档对象
DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
Document doc;
doc = builder.parse(new File("config.xml"));
//获取包含类名的文本节点
NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
Node classNode=nl.item(0).getFirstChild();
String cName=classNode.getNodeValue();
//通过类名生成实例对象并将其返回
Class c=Class.forName(cName);
Object obj=c.newInstance();
return obj;
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
<?xml version="1.0"?>
<config>
<className>AngelBuilder</className>
</config>
class Client
{
public static void main(String args[])
{
ActorBuilder ab; //针对抽象建造者编程
ab = (ActorBuilder)XMLUtil.getBean(); //反射生成具体建造者对象
ActorController ac = new ActorController();
Actor actor;
actor = ac.construct(ab); //通过指挥者创建完整的建造者对象
String type = actor.getType();
System.out.println(type + "的外观：");
System.out.println("性别：" + actor.getSex());
System.out.println("面容：" + actor.getFace());
System.out.println("服装：" + actor.getCostume());
System.out.println("发型：" + actor.getHairstyle());
}
}
延伸用法
（1）省略Director
abstract class ActorBuilder
{
protected static Actor actor = new Actor();
public abstract void buildType();
public abstract void buildSex();
public abstract void buildFace();
public abstract void buildCostume();
public abstract void buildHairstyle();
public static Actor construct(ActorBuilder ab)
{
ab.buildType();
ab.buildSex();
ab.buildFace();
ab.buildCostume();
ab.buildHairstyle();
return actor;
}
}
（2）钩子方法的引入
abstract class ActorBuilder
{
protected Actor actor = new Actor();
public abstract void buildType();
public abstract void buildSex();
public abstract void buildFace();
public abstract void buildCostume();
public abstract void buildHairstyle();
//钩子方法
public boolean isBareheaded()
{
return false;
}
public Actor createActor()
{
return actor;
}
}
class DevilBuilder extends ActorBuilder
{
public void buildType()
{
actor.setType("恶魔");
}
public void buildSex()
{
actor.setSex("妖");
}
public void buildFace()
{
actor.setFace("丑陋");
}
public void buildCostume()
{
actor.setCostume("黑衣");
}
public void buildHairstyle()
{
actor.setHairstyle("光头");
}
//覆盖钩子方法
public boolean isBareheaded()
{
return true;
}
}
class ActorController
{
public Actor construct(ActorBuilder ab)
{
Actor actor;
ab.buildType();
ab.buildSex();
ab.buildFace();
ab.buildCostume();
//通过钩子方法来控制产品的构建
if(!ab.isBareheaded())
{
ab. buildHairstyle();
}
actor=ab.createActor();
return actor;
}
}
总结
主要优点：
(1) 在建造者模式中，客户端不必知道产品内部组成的细节，将产品本身与产品的创建过程解耦，使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象。
(2) 每一个具体建造者都相对独立，而与其他的具体建造者无关，因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者，用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象。由于指挥者类针对抽象建造者编程，增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，系统扩展方便，符合“开闭原则”
(3) 可以更加精细地控制产品的创建过程。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中，使得创建过程更加清晰，也更方便使用程序来控制创建过程。
主要缺点：
(1) 建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，例如很多组成部分都不相同，不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。
(2) 如果产品的内部变化复杂，可能会导致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，增加系统的理解难度和运行成本。
适用场景
(1) 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。
(2) 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。
(3) 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。
(4) 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。