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前言

无论是在现实世界中还是在软件系统中，都存在一些复杂的对象，它们拥有多个组成部分，如汽车，它包括车轮、方向盘、发送机等各种部件。而对于大多数用户而言，无须知道这些部件的装配细节，也几乎不会使用单独某个部件，而是使用一辆完整的汽车。而在实际开发工作中，我们经常碰见的 XxxBuilder 的类，通常都是建造者模式的产物。通过建造者模式对其进行设计与描述，建造者模式可以将部件和其组装过程分开，一步一步创建一个复杂的对象。用户只需要指定复杂对象的类型就可以得到该对象，而无须知道其内部的具体构造细节。建造者模式其实有很多的变种，但是对于客户端来说，我们的使用通常都是一个模式的：

Food food = new FoodBuilder().a().b().c().build();
Food food = Food.builder().a().b().c().build();

一、概述

1.1 基本介绍

在软件开发过程中，有时需要创建一个复杂的对象，它们拥有一系列成员属性。而这个复杂对象通常由多个子部件按一定的步骤组合而成，而且在这些复杂对象中，还可能存在一些限制条件，如某些属性没有赋值则复杂对象不能作为一个完整的产品使用；有些属性的赋值必须按照某个顺序，一个属性没有赋值之前，另一个属性可能无法赋值等。例如计算机是由 CPU、主板、内存、硬盘、显卡、机箱、显示器、键盘、鼠标等部件组装而成的，采购员不可能自己去组装计算机，而是将计算机的配置要求告诉计算机销售公司，计算机销售公司安排技术人员去组装计算机，然后再交给要买计算机的采购员。

生活中这样的例子很多，如游戏中的不同角色，其性别、个性、能力、脸型、体型、服装、发型等特性都有所差异；还有汽车中的方向盘、发动机、车架、轮胎等部件也多种多样；每封电子邮件的发件人、收件人、主题、内容、附件等内容也各不相同。以上所有这些产品都是由多个部件构成的，各个部件可以灵活选择，但其创建步骤都大同小异。这类产品的创建无法用前面介绍的工厂模式描述，只有建造者模式可以很好地描述该类产品的创建。

1.2 定义与特点

建造者模式（Builder Pattern）使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象，这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。是将一个复杂的对象分解为多个简单的对象，然后一步一步构建而成。

简单来说，建造者模式则是将各种产品集中起来进行管理，用来具有不同的属性的产品，而用户无须关心该对象所包含的属性以及它们的组装方式，这就是建造者模式的动机。例如，我们在某团上买菜，我们挑好后，只需执行下单这个动作，对于顾客来说，这个步骤是固定的，而外卖员则会根据顾客的要求，一步步的装配这些组成部分。

1.3 模式的优缺点

该模式的主要优点如下：

封装性好，构建和表示分离，使得构建过程更加灵活，可以构建不同的表示。
扩展性好，各个具体的建造者相互独立，有利于系统的解耦。
客户端不必知道产品内部组成的细节，建造者可以对创建过程逐步细化，而不对其它模块产生任何影响，便于控制细节风险。

其缺点如下：

产品的组成部分必须相同，这限制了其使用范围。
如果产品的内部变化复杂，如果产品内部发生变化，则建造者也要同步修改，后期维护成本较大。

建造者（Builder）模式和工厂模式的关注点不同：建造者模式注重零部件的组装过程，而工厂方法模式更注重零部件的创建过程，但两者可以结合使用。

二、实现

2.1 代码实现

建造者（Builder）模式由产品角色（Product）、抽象建造者（Builder）、具体建造者（Concrete Builder）、指挥者（Director）等 4 个要素构成，现在我们来分析其基本结构和实现方法。建造者模式的代码实现如下：

产品角色（Product）：它是包含多个组成部件的复杂对象，由具体建造者来创建其各个零部件。

@Getter
@Setter
public class Product {
    private String partA;
    private String partB;
    private String partC;

    public void show() {
        System.out.println(partA);
        System.out.println(partB);
        System.out.println(partC);
    }
}

抽象建造者（Builder）：它是一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口，用于指导具体建造者如何构建产品的各个部分，通常还包含一个返回复杂产品的方法。

public 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();

    // 产品对象
    public Product getResult() {
        return product;
    }
}

具体建造者(Concrete Builder）：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。

public class ConcreteBuilder extends Builder {
    @Override
    public void buildPartA() {
        product.setPartA("【建造者】建造 PartA");
    }

    @Override
    public void buildPartB() {
        product.setPartB("【建造者】建造 PartB");
    }

    @Override
    public void buildPartC() {
        product.setPartC("【建造者】建造 PartC");
    }
}

指挥者（Director）：它调用建造者对象中的部件构造与装配方法完成复杂对象的创建，在指挥者中不涉及具体产品的信息。

public class Director {
    private Builder builder;

    public Director(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    // 产品构建与组装方法
    public Product construct() {
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB();
        builder.buildPartC();
        return builder.getResult();
    }
}

客户端的调用，代码如下所示：

public class BuilderPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Builder builder = new ConcreteBuilder();
        Director director = new Director(builder);
        Product product = director.construct();
        product.show();
    }
}

2.2 应用场景

建造者模式唯一区别于工厂模式的是针对复杂对象的创建。也就是说，如果创建简单对象，通常都是使用工厂模式进行创建，而如果创建复杂对象，就可以考虑使用建造者模式。当需要创建的产品具备复杂创建过程时，可以抽取出共性创建过程，然后交由具体实现类自定义创建流程，使得同样的创建行为可以生产出不同的产品，分离了创建与表示，使创建产品的灵活性大大增加。

建造者模式主要适用于以下应用场景：

相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的结果。
多个部件或零件，都可以装配到一个对象中，但是产生的结果又不相同。
产品类非常复杂，或者产品类中不同的调用顺序产生不同的作用。
初始化一个对象特别复杂，参数多，而且很多参数都具有默认值。

三、小结

为了灵活构造复杂对象，该对象会有多个成员变量，在外部调用的时候，不需要或者不方便一次性创建出所有的成员变量，在这种情况下，使用多个构造方法去构建对象，很难维护，这时候Builder设计模式解决这个问题，进行buid()方法中创建对象，并且将builder传入，该builder中，维护了传入对象的成员变量。

说实话，建造者模式的链式写法很吸引人，但是，多写了很多“无用”的 builder 的代码，感觉这个模式没什么用。不过，当属性很多，而且有些必填，有些选填的时候，这个模式会使代码清晰很多。我们可以在 Builder 的构造方法中强制让调用者提供必填字段，还有，在 build() 方法中校验各个参数比在 User 的构造方法中校验，代码要优雅一些。

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04、创建型-建造者--组装复杂的实例

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