复杂对象的组装与创建——建造者模式（一）

蔚落 2022-06-06 10:56 102阅读 0赞

没有人买车会只买一个轮胎或者方向盘，大家买的都是一辆包含轮胎、方向盘和发动机等多个部件的完整汽车。如何将这些部件组装成一辆完整的汽车并返回给用户，这是建造者模式需要解决的问题。建造者模式又称为生成器模式，它是一种较为复杂、使用频率也相对较低的创建型模式。建造者模式为客户端返回的不是一个简单的产品，而是一个由多个部件组成的复杂产品。

## 8.1 游戏角色设计 ##

<table style="border-collapse:collapse; border-spacing:0px; max-width:100%; background:rgb(247,247,247); color:rgb(69,69,69); font-family:&quot;PingFang SC&quot;,&quot;Microsoft YaHei&quot;,SimHei,Arial,SimSun; font-size:16px"> 
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  <tr style=""> 
   <td style=""> <p style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding-top:0px; padding-bottom:0px; word-wrap:break-word; word-break:normal"> <span style="margin:0px; padding:0px; font-size:16px"><span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">Sunny</span>软件公司游戏开发小组决定开发一款名为《<span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">Sunny</span>群侠传》的网络游戏，该游戏采用主流的<span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">RPG(Role Playing Game,</span>角色扮演游戏<span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">)</span>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。</span></p> <p style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding-top:0px; padding-bottom:0px; word-wrap:break-word; word-break:normal"> <span style="margin:0px; padding:0px; font-size:16px">作为<span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">RPG</span>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。</span></p> <p style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding-top:0px; padding-bottom:0px; word-wrap:break-word; word-break:normal"> <span style="margin:0px; padding:0px; font-size:16px"><span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">Sunny</span>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。</span></p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Sunny公司的开发人员通过分析发现，游戏角色是一个复杂对象，它包含性别、脸型等多个组成部分，不同的游戏角色其组成部分有所差异，如图8-1所示：

![1333532286_6936.gif][]

图8-1 几种不同的游戏角色造型

（注：本图中的游戏角色造型来源于网络，特此说明）

无论是何种造型的游戏角色，它的创建步骤都大同小异，都需要逐步创建其组成部分，再将各组成部分装配成一个完整的游戏角色。如何一步步创建一个包含多个组成部分的复杂对象，建造者模式为解决此类问题而诞生。

## 8.2 建造者模式概述 ##

建造者模式是较为复杂的创建型模式，它将客户端与包含多个组成部分（或部件）的复杂对象的创建过程分离，客户端无须知道复杂对象的内部组成部分与装配方式，只需要知道所需建造者的类型即可。它关注如何一步一步创建一个的复杂对象，不同的具体建造者定义了不同的创建过程，且具体建造者相互独立，增加新的建造者非常方便，无须修改已有代码，系统具有较好的扩展性。

建造者模式定义如下：

<table style="border-collapse:collapse; border-spacing:0px; max-width:100%; background:rgb(231,239,249); color:rgb(69,69,69); font-family:&quot;PingFang SC&quot;,&quot;Microsoft YaHei&quot;,SimHei,Arial,SimSun; font-size:16px"> 
 <tbody style=""> 
  <tr style=""> 
   <td style=""> <p style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding-top:0px; padding-bottom:0px; word-wrap:break-word; word-break:normal"> <span style="margin:0px; padding:0px; font-size:16px"><span style="">建造者模式<span style="margin:0px; padding:0px; font-weight:normal; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">(Builder Pattern)</span>：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。</span></span></p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

建造者模式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。建造者模式结构如图8-2所示：

![1333532291_9501.gif][]

图8-2 建造者模式结构图

在建造者模式结构图中包含如下几个角色：

● 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。

在建造者模式的定义中提到了复杂对象，那么什么是复杂对象？简单来说，复杂对象是指那些包含多个成员属性的对象，这些成员属性也称为部件或零件，如汽车包括方向盘、发动机、轮胎等部件，电子邮件包括发件人、收件人、主题、内容、附件等部件，一个典型的复杂对象类代码示例如下：

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
    }

在抽象建造者类中定义了产品的创建方法和返回方法，其典型代码如下：

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;
           }
    }

在抽象类Builder中声明了一系列抽象的buildPartX()方法用于创建复杂产品的各个部件，具体建造过程在ConcreteBuilder中实现，此外还提供了工厂方法getResult()，用于返回一个建造好的完整产品。

在ConcreteBuilder中实现了buildPartX()方法，通过调用Product的setPartX()方法可以给产品对象的成员属性设值。不同的具体建造者在实现buildPartX()方法时将有所区别，如setPartX()方法的参数可能不一样，在有些具体建造者类中某些setPartX()方法无须实现（提供一个空实现）。而这些对于客户端来说都无须关心，客户端只需知道具体建造者类型即可。

在建造者模式的结构中还引入了一个指挥者类Director，该类主要有两个作用：一方面它隔离了客户与创建过程；另一方面它控制产品的创建过程，包括某个buildPartX()方法是否被调用以及多个buildPartX()方法调用的先后次序等。指挥者针对抽象建造者编程，客户端只需要知道具体建造者的类型，即可通过指挥者类调用建造者的相关方法，返回一个完整的产品对象。在实际生活中也存在类似指挥者一样的角色，如一个客户去购买电脑，电脑销售人员相当于指挥者，只要客户确定电脑的类型，电脑销售人员可以通知电脑组装人员给客户组装一台电脑。指挥者类的代码示例如下：

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();
           }
    }

指挥者类中可以注入一个抽象建造者类型的对象，其核心在于提供了一个建造方法construct()，在该方法中调用了builder对象的构造部件的方法，最后返回一个产品对象。

对于客户端而言，只需关心具体的建造者即可，一般情况下，客户端类代码片段如下所示：

……
    Builder  builder = new ConcreteBuilder(); //可通过配置文件实现
    Director director = new  Director(builder);
    Product product = director.construct();

可以通过配置文件来存储具体建造者类ConcreteBuilder的类名，使得更换新的建造者时无须修改源代码，系统扩展更为方便。在客户端代码中，无须关心产品对象的具体组装过程，只需指定具体建造者的类型即可。

建造者模式与抽象工厂模式有点相似，但是建造者模式返回一个完整的复杂产品，而抽象工厂模式返回一系列相关的产品；在抽象工厂模式中，客户端通过选择具体工厂来生成所需对象，而在建造者模式中，客户端通过指定具体建造者类型并指导Director类如何去生成对象，侧重于一步步构造一个复杂对象，然后将结果返回。如果将抽象工厂模式看成一个汽车配件生产厂，生成不同类型的汽车配件，那么建造者模式就是一个汽车组装厂，通过对配件进行组装返回一辆完整的汽车。

<table style="border-collapse:collapse; border-spacing:0px; max-width:100%; color:rgb(69,69,69); font-family:&quot;PingFang SC&quot;,&quot;Microsoft YaHei&quot;,SimHei,Arial,SimSun; font-size:16px"> 
 <tbody style=""> 
  <tr style=""> 
   <td style=""> 
    <table style="border-collapse:collapse; border-spacing:0px; max-width:100%; background-color:transparent"> 
     <tbody style=""> 
      <tr style=""> 
       <td style=""> <p style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding-top:0px; padding-bottom:0px; word-wrap:break-word; word-break:normal"> <span style=""></span>&nbsp;</p> </td> 
       <td style=""> <p style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding-top:0px; padding-bottom:0px; word-wrap:break-word; word-break:normal"> <span style="margin:0px; padding:0px; font-size:16px"><span style="">思考</span></span></p> <p style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding-top:0px; padding-bottom:0px; word-wrap:break-word; word-break:normal"> <span style="margin:0px; padding:0px; font-size:16px">如果没有指挥者类<span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">Director</span>，客户端将如何构建复杂产品？</span></p> </td> 
      </tr> 
     </tbody> 
    </table> <p style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding-top:0px; padding-bottom:0px; word-wrap:break-word; word-break:normal"> 【作者：刘伟&nbsp;<a href="http://blog.csdn.net/lovelion" style="background:transparent; color:rgb(202,12,22); margin:0px; padding:0px; outline:none" rel="nofollow">http://blog.csdn.net/lovelion</a>】</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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