设计模式8——Builder设计模式

Builder建造者模式将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得一样的构建过程能够建立不一样的表示。Builder模式是一步一步建立一个复杂的对象，它容许用户能够只经过指定复杂对象的类型和内容就能够构建它们，用户不须要了解所构建对象的内部具体构建细节，Builder建造设计模式的目的是为了将构造复杂对象的过程和它的部件解耦。

Builder建造者设计模式中有两个重要角色：Director指导者和Builder建造者。Director指导者至关于设计师或架构师，拥有整个产品各个部件之间关系的构建蓝图。Builder建造者是部件的具体建立者，Builder建造者根据Director指导者的指示建立产品的各个部件，最终由Director构建出完整产品。Builder建造者设计模式的UML图以下：

《Effective java》中有一个关于建造者模式的例子以下：

用一个类表示包装食品外面显示的养分成分，其中每份含量和每罐含量是必须的，卡洛里，脂肪，纳和碳水化合物是可选参数。
你们通常习惯使用重载构造方法来解决该问题，代码以下：

public class NutritionFacts{
	//必须参数
	private final int servingSize;
	private final int servings;
	//可选参数
	private final int calories;
	private final int fat;
	private final int sodium;
	private final int carbohydrate;

	public NutritionFacts(int servingSize, int servings){
		this(servingSize, servings, 0);
	}

	public NutritionFacts(int servingSize, int servings, int calories){
		this(servingSize, servings, calories, 0);
	}

	public NutritionFacts(int servingSize, int servings, int calories,
						  int fat){
		this(servingSize, servings, calories, fat, 0);
	}

	public NutritionFacts(int servingSize, int servings, int calories,
						  int fat, int sodium){
		this(servingSize, servings, calories, fat, sodium, 0);
	}

	public NutritionFacts(int servingSize, int servings, int calories,
						  int fat, int sodium, int carbohydrate){
		this.servingSize = servingSize;
		this.servings = servings;
		this.calories = calories;
		this.fat = fat;
		this.sodium = sodium;
		this.carbohydrate = carbohydrate;
	}
}

若是想要建立实例对象的时候，就利用参数列表最短的构造方法：

NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts(240, 8, 100, 0, 35, 27);

若是可选参数不少的时候就难以控制，客户端代码变得很难编写，且难以阅读，若是不当心参数顺序混淆了，在编译的时候很难发现问题，在运行时出错时难以调试。


第二种你们都会想到的办法是使用setter方法设置每一个须要的参数，代码以下：

public class NutritionFacts{
	//必须参数
	private int servingSize = -1;
	private int servings = -1;
	//可选参数
	private int calories = 0;
	private int fat = 0;
	private int sodium = 0;
	private int carbohydrate = 0;
	public NutritionFacts(){}
	public void setServingSize(int val){
		this.servingSize = val;
	}
	public void setServings(int val){
		this.servings = val;
	}
	public void setCalories(int val){
		this.calories = val;
	}
	public void setFat(int val){
		this.fat = val;
	}
	public void setSodium(int val){
		this.sodium = val;
	}
	public void setCarbohydrate(int val){
		this.carbohydrate = val;
	}
}

使用setter方法能够弥补重载构造方法的缺陷，建立实例对象很容易，而且代码也容易阅读：

NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts();
cocaCola.setServingSize(240);
cocaCola.setServings(8);
cocaCola.setCalories(100);
cocaCola.setFat(27);

因为javaBean自身有着很严重的缺点，构造过程被分到了几个调用中，在构造过程当中java Bean可能处于不一致的状态，类没法仅仅经过检验构造方法参数的有效性来保证一致性，使用处于不一致状态的对象将会致使失败。另外javaBean阻止了把类作成不可变的可能，所以很难确保线程安全。


解决构造参数多问题的最佳方案是使用建造者模式，代码以下：

public class NutritionFacts{
	//必须参数
	private final int servingSize;
	private final int servings;
	//可选参数
	private final int calories;
	private final int fat;
	private final int sodium;
	private final int carbohydrate;
	//建造者
	public static class Builder{
		//必须参数
		private final int servingSize;
		private final int servings;
		//可选参数
		private final int calories = 0;
		private final int fat = 0;
		private final int sodium = 0;
		private final int carbohydrate = 0;
		public Builder(int servingSize, int servings){
			this.servingSize = servingSize;
			this.servings = servings;
		}
		public Builder calories(int val){
			this.calories = val;
			return this;
		}
		public Builder fat(int val){
			this.fat = val;
			return this;
		}
		public Builder sodium(int val){
			this.sodium = val;
			return this;
		}
		public Builder carbohydrate(int val){
			this.carbohydrate = val;
			return this;
		}
		public NutritionFacts build(){
			return new NutritionFacts(this);
		}
	}
	private NutritionFacts(Builder builder){
		this.servingSize = builder.servingSize;
		this.servings = builder.servings;
		this.calories = builder.calories;
		this.fat = builder.fat;
		this.sodium = builder.sodium;
		this.carbohydrate = builder.carbohydrate;
	}
}

使用建造者模式建立实例对象：

NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts().Build(240, 8).calories(100).sodium(35).carbohydrate(27).build();

建造者模式能够有多个可变参数，能够利用建造器构建多个对象，参数能够在建立时动态调整。

Builder建造者模式和AbstraceFactory抽象工厂模式的区别：

Builder建造者模式和AbstraceFactory抽象工厂模式很是相似，不少人常常分不清楚，区别以下：

(1).抽象工厂模式中，每一次工厂物件被呼叫时都会传回一个完整的产品物件，而使用端有可能会决定把这些产品组装成一个更大的和复杂的产品，也有可能不会。工厂物件是没有状态的，不知道上一次构建的是哪个产品，也没有将来的概念，不知道下一次构建的是哪个产品，更不知道本身构建的产品在更高层的产品结构蓝图中是什么位置。   
(2). 建造者模式不一样，建造模式的重点在指导者(Director)角色。指导者是有状态的，它知道总体蓝图，知道上一次、这一次和下一次交给建造者(Builder)角色去构建的零件是什么，以便可以将这些零件组装成一个更大规模的产品。它一点一点地建造出一个复杂的产品，而这个产品的组装程式就发生在指导者角色内部。建造者模式的使用端拿到的是一个完整的最后产品。   

 换言之，虽然抽象工厂模式与建造模式都是设计模式，可是抽象工厂模式处在更加具体的尺度上，而建造模式则处于更加宏观的尺度上。一个系统能够由一个建造模式和一个抽象工厂模式组成，使用端经过呼叫这个导演角色，间接地呼叫另外一个抽象工厂模式的工厂角色。工厂样式传回不一样产品族的零件，而建造者模式则把它们组装起来。  

JDK中建造者模式的应用：

StringBuilder和StringBuffer的append()方法使用了建造者模式。