建造者模式例子
建造者模式是一种大型应用程序设计模式，它通常用于创建复杂对象。该模式允许您逐步创建对象，一步一步地添加到已建立的对象中，同时保持尽可能的灵活性。如何理解这个模式呢？本文将从多个角度分析建造者模式，以及它的一个实际例子——汽车制造过程。
1. 建造者模式的定义和分类
建造者模式的定义是 “将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。” 这是GoF（Gang of Four）《设计模式》中所给出的定义。建造者模式属于创建型模式，它的主要特点是将对象的创建过程分离出来，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
2. 汽车制造过程的例子
假设我们要创建一种汽车。汽车有四个轮子，引擎，制动系统等组成部分。我们使用建造者模式优化汽车制造过程。
2.1 定义汽车
在建造之前，我们需要定义汽车的各个组成部分。在本例中，汽车可以由引擎、底盘、轮胎和制动系统等组成，这是汽车的基本构件。汽车构件的定义如下。
```
class Car {
private Engine engine;
private Chassis chassis;
private Wheel[] wheels;
private Brake brake;
public void start() { ... }
public void stop() { ... }
}
```
2.2 定义建造者
汽车的构造过程通常需要很多步骤，而使用建造者模式可以将其分解为一系列简单的步骤。我们定义了一个CarBuilder类，它负责构建汽车对象，该类定义了一系列的步骤，包括构建引擎、底盘、轮胎和制动系统等组成部分。
```
interface CarBuilder {
void buildEngine();
void buildChassis();
void buildWheel();
void buildBrake();
Car getCar();
}
```
2.3 实现汽车的具体建造类
定义汽车的建造器后，我们还需要实现它的具体实现类，它完成构建汽车过程中的每个步骤。在本例中，我们有两个具体的Builder： BenzBuilder 和 BMWBuilder。每个构建器都有一个Car实例，并实现buildEngine()，buildChassis()，buildWheel() 和 buildBrake() 四个方法。
```
class BenzBuilder implements CarBuilder {
private Car car;
public BenzBuilder() {
this.car = new Car();
}
@Override
public void buildEngine() {
car.setEngine(new BenzEngine());
}
@Override
public void buildChassis() {
car.setChassis(new BenzChassis());
}
@Override
public void buildWheel() {
car.setWheels(new BenzWheel());
}
@Override
public void buildBrake() {
car.setBrake(new BenzBrake());
}
@Override
public Car getCar() {
return this.car;
}
}
class BMWBuilder implements CarBuilder {
private Car car;
public BMWBuilder() {
this.car = new Car();
}
@Override
public void buildEngine() {
car.setEngine(new BMWEngine());
}
@Override
public void buildChassis() {
car.setChassis(new BMWChassis());
}
@Override
public void buildWheel() {
car.setWheels(new BMWWheel());
}
@Override
public void buildBrake() {
car.setBrake(new BMWBrake());
}
@Override
public Car getCar() {
return this.car;
}
}
```
2.4 使用建造者实现流程
有了这些，我们就可以使用建造者模式来实现汽车制造的过程。我们先创建一个车库CarFactory，用于创建不同类型的汽车。
```
class CarFactory {
public static Car createBenzCar() {
CarBuilder carBuilder = new BenzBuilder();
carBuilder.buildEngine();
carBuilder.buildChassis();
carBuilder.buildWheel();
carBuilder.buildBrake();
return carBuilder.getCar();
}
public static Car createBMWCar() {
CarBuilder carBuilder = new BMWBuilder();
carBuilder.buildEngine();
carBuilder.buildChassis();
carBuilder.buildWheel();
carBuilder.buildBrake();
return carBuilder.getCar();
}
}
```
通过这个工厂，我们可以创建出各种不同品牌的汽车，也可以根据需要在构建的过程中添加或删除一些部件，使其更加灵活。
3. 建造者模式的优点和应用
使用建造者模式的好处在于代码的可读性和可维护性得到了极大的提高，可以将系统中对象的构建和表示分离，使得程序易于扩展。它的主要应用场景有：
- 需要创建一个对象，而该对象由许多子对象组成。
- 需要创建一个对象，但构建过程必须分几步进行。
- 需要在构建过程中更改对象的表现形式。
- 在不同情况下使用相同的构建代码以构建不同意义的对象。
4. 总结
本文从定义、实现过程和优点应用等角度分析了建造者模式，以汽车制造过程为例进行了代码实现。建造者模式的应用可以使代码更加清晰可读性，维护性也十分容易，是一种很好的设计模式，值得大家掌握。
