设计模式（六）——建造者模式（源码StringBuilder分析）

建造者模式

1 盖房项目需求

1) 需要建房子：这一过程为打桩、砌墙、封顶

2) 房子有各种各样的，比如普通房，高楼，别墅，各种房子的过程虽然一样，但是要求不要相同的.

3) 请编写程序，完成需求.

2 传统方式解决盖房需求

1) 思路分析(图解)

2) 代码

AbstractHouse类

package com.lin.bulider;

public abstract class AbstractHouse {

    public abstract void bulidBasc();
    public abstract void bulidWalls();
    public abstract void bulidRoof();

    public void bulid() {
        bulidBasc();
        bulidWalls();
        bulidRoof();
    }

}

class CommonHouse extends AbstractHouse{

    @Override
    public void bulidBasc() {
        System.out.println("普通房子打地基！");
    }

    @Override
    public void bulidWalls() {
        System.out.println("普通房子砌墙！");
    }

    @Override
    public void bulidRoof() {
        System.out.println("普通房子封顶！");
    }

}

class HighBuilding extends AbstractHouse{

    @Override
    public void bulidBasc() {
        System.out.println("高楼大厦打地基！");
    }

    @Override
    public void bulidWalls() {
        System.out.println("高楼大厦砌墙！");
    }

    @Override
    public void bulidRoof() {
        System.out.println("高楼大厦封顶！");
    }

}

Client类

package com.lin.bulider;

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        commonHouse.bulid();
    }
}

3 传统方式的问题分析

1) 优点是比较好理解，简单易操作。

2) 设计的程序结构，过于简单，没有设计缓存层对象，程序的扩展和维护不好. 也就是说，这种设计方案，把产品(即：房子) 和 创建产品的过程(即：建房子流程) 封装在一起，耦合性增强了。(假如我只打地基，先不砌墙和封顶）

3) 解决方案：将产品和产品建造过程解耦  => 建造者模式.

4 建造者模式基本介绍

基本介绍

1) 建造者模式（Builder Pattern） 又叫生成器模式，是一种对象构建模式。它可以将复杂对象的建造过程抽象出来（抽象类别），使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现（属性）的对象。

2) 建造者模式 是一步一步创建一个复杂的对象，它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们， 用户不需要知道内部的具体构建细节。

5 建造者模式的四个角色

1) Product（产品角色）： 一个具体的产品对象。

2) Builder（抽象建造者）： 创建一个 Product 对象的各个部件指定的 接口/抽象类。

3) ConcreteBuilder（具体建造者）： 实现接口，构建和装配各个部件。

4) Director（指挥者）： 构建一个使用 Builder 接口的对象。它主要是用于创建一个复杂的对象。它主要有两个作用，一是：隔离了客户与对象的生产过程，二是：负责控制产品对象的生产过程。

6 建造者模式原理类图

7 建造者模式解决盖房需求应用实例

1) 需要建房子：这一过程为打桩、砌墙、封顶。不管是普通房子也好，别墅也好都需要经历这些过程，下面我们使用建造者模式(Builder Pattern)来完成

2) 思路分析图解(类图)

House类

package com.lin.bulider.puls;

public class House {

    private String baise;
    private String wall;
    private String roofed;
    public String getBaise() {
        return baise;
    }
    public void setBaise(String baise) {
        this.baise = baise;
    }
    public String getWall() {
        return wall;
    }
    public void setWall(String wall) {
        this.wall = wall;
    }
    public String getRoofed() {
        return roofed;
    }
    public void setRoofed(String roofed) {
        this.roofed = roofed;
    }

}

HouseBuilderer类

package com.lin.bulider.puls;

public abstract class HouseBuilder {

    protected House house = new House();

    public abstract void buidBasic();
    public abstract void buidWalls();
    public abstract void buidRoof();

    // 建造房子
    public House buildHouse() {
        return house;
    }

}

class CommonHouse extends HouseBuilder{

    @Override
    public void buidBasic() {
        System.out.println("普通房子打地基10米！");
    }

    @Override
    public void buidWalls() {
        System.out.println("普通房子砌墙！");
    }

    @Override
    public void buidRoof() {
        System.out.println("普通房子封顶！");
    }

}

class HighBuilding extends HouseBuilder{
    @Override
    public void buidBasic() {
        System.out.println("高楼打地基30米！");
    }

    @Override
    public void buidWalls() {
        System.out.println("高楼砌墙！");
    }

    @Override
    public void buidRoof() {
        System.out.println("高楼封顶！");
    }
}

HouseDirector类

package com.lin.bulider.puls;

public class HouseDirector {

    HouseBuilder houseBuilder = null;

    public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
        super();
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    // 如何建造房子
    public House constructHouse() {
        houseBuilder.buidBasic();
        houseBuilder.buidWalls();
        houseBuilder.buidRoof();
        return houseBuilder.buildHouse();
    }
}

Client类

package com.lin.bulider.puls;

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(commonHouse);
        houseDirector.constructHouse();

        System.out.println("************************");
        HighBuilding highBuilding = new HighBuilding();
        houseDirector.setHouseBuilder(highBuilding);
        houseDirector.constructHouse();
    }
}

8 建造者模式在 JDK 的应用和源码分析

1) java.lang.StringBuilder 中的建造者模式

2) 代码说明

3) 源码中建造者模式角色分析

Appendable 接口定义了多个 append 方法(抽象方法), 即 Appendable 为抽象建造者, 定义了抽象方法

AbstractStringBuilder  实现了  Appendable  接口方法，这里的  AbstractStringBuilder 已经是建造者，只是不能实例化

StringBuilder 即充当了指挥者角色，同时充当了具体的建造者，建造方法的实现是由 AbstractStringBuilder 完成 , 而 StringBuilder 继承了 AbstractStringBuilder

9 建造者模式的注意事项和细节

1) 客户端(使用程序)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

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

4) 增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，指挥者类针对抽象建造者类编程，系统扩展方便，符合“开闭原则”

5) 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，则不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。

6) 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，因此在这种情况下，要考虑是否选择建造者模式.

7) 抽象工厂模式 VS 建造者模式

抽象工厂模式实现对产品家族的创建，一个产品家族是这样的一系列产品：具有不同分类维度的产品组合，采用抽象工厂模式不需要关心构建过程，只关心什么产品由什么工厂生产即可。而建造者模式则是要求按照指定的蓝图建造产品，它的主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品

仅供参考，有错误还请指出！

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