記錄結(jié)構(gòu)：
--1.前言
--2.實(shí)際問題引入（需求）
--3.使用建造者模式解決問題
--3.1建造者模式簡(jiǎn)述
--3.2建造者模式類圖
--3.3建造者模式完整解決方案
--4.建造者模式總結(jié)
1.前言
沒有人買車會(huì)只買一個(gè)輪胎或者方向盤,大家買的都是一輛包含輪胎、方向盤和發(fā)動(dòng)機(jī)等多個(gè)部件的完整汽車。如何將這些部件組裝成一輛完整的汽車并返回給用戶,這是建造者模式需要解決的問題。建造者模式又稱為生成器模式,它是一種較為復(fù)雜、使用頻率也相對(duì)較低的創(chuàng)建型模式。建造者模式為客戶端返回的不是一個(gè)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品,而是一個(gè)由多個(gè)部件組成的復(fù)雜產(chǎn)品。
2.實(shí)際問題引入（需求）
游戲角色設(shè)計(jì)
YY軟件公司游戲開發(fā)小組決定開發(fā)一款名為《 YY群俠傳》的網(wǎng)絡(luò)游戲,該游戲采用主流的 RPG(Role Playing Game,角色扮演游戲)模式,玩家可以在游戲中扮演虛擬世界中的一個(gè)特定角色,角色根據(jù)不同的游戲情節(jié)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(如力量、魔法、技能等)具有不同的能力,角色也會(huì)隨著不斷升級(jí)而擁有更加強(qiáng)大的能力。
作為 RPG 游戲的一個(gè)重要組成部分,需要對(duì)游戲角色進(jìn)行設(shè)計(jì),而且隨著該游戲的升級(jí)將不斷增加新的角色。不同類型的游戲角色,其性別、臉型、服裝、發(fā)型等外部特性都有所差異,例如“天使”擁有美麗的面容和披肩的長(zhǎng)發(fā),并身穿一襲白裙;而“惡魔”極其丑陋,留著光頭并穿一件刺眼的黑衣。
YY公司決定開發(fā)一個(gè)小工具來創(chuàng)建游戲角色,可以創(chuàng)建不同類型的角色并可以靈活增加新的角色。
YY公司的開發(fā)人員通過分析發(fā)現(xiàn),游戲角色是一個(gè)復(fù)雜對(duì)象,它包含性別、臉型等多個(gè)組成部分,不同的游戲角色其組成部分有所差異,如圖所示:
3.使用建造者模式解決問題
3.1.建造者模式簡(jiǎn)述：
建造者模式是較為復(fù)雜的創(chuàng)建型模式，它將客戶端與包含多個(gè)組成部分（或部件）的復(fù)雜對(duì)象的創(chuàng)建過程分離，客戶端無須知道復(fù)雜對(duì)象的內(nèi)部組成部分與裝配方式，只需要知道所需建造者的類型即可。它關(guān)注如何一步一步創(chuàng)建一個(gè)的復(fù)雜對(duì)象，不同的具體建造者定義了不同的創(chuàng)建過程，且具體建造者相互獨(dú)立，增加新的建造者非常方便，無須修改已有代碼，系統(tǒng)具有較好的擴(kuò)展性。
建造者模式（Builder Pattern）：將一個(gè)復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)建與它的表示分離，使得同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示。建造者模式是一種對(duì)象創(chuàng)建型模式。
3.2.建造者模式類圖：
建造者模式一步一步創(chuàng)建一個(gè)復(fù)雜的對(duì)象，它允許用戶只通過指定復(fù)雜對(duì)象的類型和內(nèi)容就可以構(gòu)建它們，用戶不需要知道內(nèi)部的具體構(gòu)建細(xì)節(jié)。建造者模式結(jié)構(gòu)如圖所示：
各組件詳解：
Builder（抽象建造者):它為創(chuàng)建一個(gè)產(chǎn)品 Product 對(duì)象的各個(gè)部件指定抽象接口，在該接口中一般聲明兩類方法，一類方法是 buildPartX()，它們用于創(chuàng)建復(fù)雜對(duì)象的各個(gè)部件；另一類方法是 getResult()，它們用于返回復(fù)雜對(duì)象。Builder 既可以是抽象類，也可以是接口。
ConcreteBuilder（具體建造者):它實(shí)現(xiàn)了 Builder 接口，實(shí)現(xiàn)各個(gè)部件的具體構(gòu)造和裝配方法，定義并明確它所創(chuàng)建的復(fù)雜對(duì)象，也可以提供一個(gè)方法返回創(chuàng)建好的復(fù)雜產(chǎn)品對(duì)象。
Product（產(chǎn)品角色）:它是被構(gòu)建的復(fù)雜對(duì)象，包含多個(gè)組成部件，具體建造者創(chuàng)建該產(chǎn)品的內(nèi)部表示并定義它的裝配過程。
Director（指揮者）:指揮者又稱為導(dǎo)演類，它負(fù)責(zé)安排復(fù)雜對(duì)象的建造次序，指揮者與抽象建造者之間存在聚合關(guān)系，可以在其 construct() 建造方法中調(diào)用建造者對(duì)象(使用多態(tài)，其實(shí)調(diào)用的是具體建造者的對(duì)象)的部件構(gòu)造與裝配方法，完成復(fù)雜對(duì)象的建造。客戶端一般只需要與指揮者進(jìn)行交互，在客戶端確定具體建造者的類型，并實(shí)例化具體建造者對(duì)象（也可以通過配置文件和反射機(jī)制），然后通過指揮者類的構(gòu)造函數(shù)或者 Setter 方法將該對(duì)象（具體建造者）傳入指揮者類中。
3.3建造者模式完整解決方案
YY公司開發(fā)人員決定使用建造者模式來實(shí)現(xiàn)游戲角色的創(chuàng)建，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示：
在圖中，ActorController 充當(dāng)指揮者，ActorBuilder 充當(dāng)抽象建造者，HeroBuilder、AngelBuilder 和 DevilBuilder 充當(dāng)具體建造者，Actor 充當(dāng)復(fù)雜產(chǎn)品。完整代碼如下所示：
//Actor角色類：復(fù)雜產(chǎn)品，考慮到代碼的可讀性，只列出部分成員屬性，
//且成員屬性的類型均為String，真實(shí)情況下，有些成員屬性的類型需自定義
class Actor
{
private String type; //角色類型
private String sex; //性別
private String face; //臉型
private String costume; //服裝
private String hairstyle; //發(fā)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();
//工廠方法，返回一個(gè)完整的游戲角色對(duì)象
public Actor createActor()
{
return actor;
}
}
//英雄角色建造器：具體建造者
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("飄逸");
}
}
//天使角色建造器：具體建造者
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("披肩長(zhǎng)發(fā)");
}
}
//惡魔角色建造器：具體建造者
class DevilBuilder extends ActorBuilder
{
public void buildType()
{
actor.setType("惡魔");
}
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("光頭");
}
}
指揮者類 ActorController 定義了 construct() 方法，該方法擁有一個(gè)抽象建造者 ActorBuilder 類型的參數(shù)，在該方法內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了游戲角色對(duì)象的逐步構(gòu)建，代碼如下所示：
//游戲角色創(chuàng)建控制器：指揮者
class ActorController
{
//逐步構(gòu)建復(fù)雜產(chǎn)品對(duì)象
public Actor construct(ActorBuilder ab)
{
Actor actor;
ab.buildType();
ab.buildSex();
ab.buildFace();
ab.buildCostume();
ab.buildHairstyle();
actor=ab.createActor();
return actor;
}
}
為了提高系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性，我們將具體建造者類的類名存儲(chǔ)在配置文件中，并通過工具類 XMLUtil 來讀取配置文件并反射生成對(duì)象，XMLUtil 類的代碼如下所示：
import javax.xml.parsers.*;
import org.w3c.dom.*;
import org.xml.sax.SAXException;
import java.io.*;
class XMLUtil
{
//該方法用于從XML配置文件中提取具體類類名，并返回一個(gè)實(shí)例對(duì)象
public static Object getBean()
{
try
{
//創(chuàng)建文檔對(duì)象
DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
Document doc;
doc = builder.parse(new File("config.xml"));
//獲取包含類名的文本節(jié)點(diǎn)
NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
Node classNode=nl.item(0).getFirstChild();
String cName=classNode.getNodeValue();
//通過類名生成實(shí)例對(duì)象并將其返回
Class c=Class.forName(cName);
Object obj=c.newInstance();
return obj;
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
編寫如下客戶端測(cè)試代碼：
class Client {
public static void main(String args[])
{
ActorBuilder ab; //針對(duì)抽象建造者編程
ab = (ActorBuilder)XMLUtil.getBean(); //反射生成具體建造者對(duì)象
ActorController ac = new ActorController();
Actor actor;
actor = ac.construct(ab); //通過指揮者創(chuàng)建完整的建造者對(duì)象
String type = actor.getType();
System.out.println(type + "的外觀：");
System.out.println("性別：" + actor.getSex());
System.out.println("面容：" + actor.getFace());
System.out.println("服裝：" + actor.getCostume());
System.out.println("發(fā)型：" + actor.getHairstyle());
}
}
編譯并運(yùn)行程序，輸出結(jié)果如下：
天使的外觀：
性別：女
面容：漂亮
服裝：白裙
發(fā)型：披肩長(zhǎng)發(fā)
在建造者模式中，客戶端只需實(shí)例化指揮者類，指揮者類針對(duì)抽象建造者編程，客戶端根據(jù)需要傳入具體的建造者類型，指揮者將指導(dǎo)具體建造者一步一步構(gòu)造一個(gè)完整的產(chǎn)品（逐步調(diào)用具體建造者的 buildX() 方法），相同的構(gòu)造過程可以創(chuàng)建完全不同的產(chǎn)品。在游戲角色實(shí)例中，如果需要更換角色，只需要修改配置文件，更換具體角色建造者類即可；如果需要增加新角色，可以增加一個(gè)新的具體角色建造者類作為抽象角色建造者的子類，再修改配置文件即可，原有代碼無須修改，完全符合“開閉原則”。
4.建造者模式總結(jié)
建造者模式的核心在于如何一步步構(gòu)建一個(gè)包含多個(gè)組成部件的完整對(duì)象，使用相同的構(gòu)建過程構(gòu)建不同的產(chǎn)品，在軟件開發(fā)中，如果我們需要?jiǎng)?chuàng)建復(fù)雜對(duì)象并希望系統(tǒng)具備很好的靈活性和可擴(kuò)展性可以考慮使用建造者模式。
主要優(yōu)點(diǎn)
建造者模式的主要優(yōu)點(diǎn)如下：
(1) 在建造者模式中，客戶端不必知道產(chǎn)品內(nèi)部組成的細(xì)節(jié)，將產(chǎn)品本身與產(chǎn)品的創(chuàng)建過程解耦，使得相同的創(chuàng)建過程可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品對(duì)象。
(2) 每一個(gè)具體建造者都相對(duì)獨(dú)立，而與其他的具體建造者無關(guān)，因此可以很方便地替換具體建造者或增加新的具體建造者，用戶使用不同的具體建造者即可得到不同的產(chǎn)品對(duì)象。由于指揮者類針對(duì)抽象建造者編程，增加新的具體建造者無須修改原有類庫(kù)的代碼，系統(tǒng)擴(kuò)展方便，符合“開閉原則”
(3) 可以更加精細(xì)地控制產(chǎn)品的創(chuàng)建過程。將復(fù)雜產(chǎn)品的創(chuàng)建步驟分解在不同的方法中，使得創(chuàng)建過程更加清晰，也更方便使用程序來控制創(chuàng)建過程。
主要缺點(diǎn)
建造者模式的主要缺點(diǎn)如下：
(1) 建造者模式所創(chuàng)建的產(chǎn)品一般具有較多的共同點(diǎn)，其組成部分相似，如果產(chǎn)品之間的差異性很大，例如很多組成部分都不相同，不適合使用建造者模式，因此其使用范圍受到一定的限制。
(2) 如果產(chǎn)品的內(nèi)部變化復(fù)雜，可能會(huì)導(dǎo)致需要定義很多具體建造者類來實(shí)現(xiàn)這種變化，導(dǎo)致系統(tǒng)變得很龐大，增加系統(tǒng)的理解難度和運(yùn)行成本。
適用場(chǎng)景
在以下情況下可以考慮使用建造者模式：
(1) 需要生成的產(chǎn)品對(duì)象有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這些產(chǎn)品對(duì)象通常包含多個(gè)成員屬性。
(2) 需要生成的產(chǎn)品對(duì)象的屬性相互依賴，需要指定其生成順序。
(3) 對(duì)象的創(chuàng)建過程獨(dú)立于創(chuàng)建該對(duì)象的類。在建造者模式中通過引入了指揮者類，將創(chuàng)建過程封裝在指揮者類中，而不在建造者類和客戶類中。
(4) 隔離復(fù)雜對(duì)象的創(chuàng)建和使用，并使得相同的創(chuàng)建過程可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品。
特此說明：文章引用于極客學(xué)院－－創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式
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