建造者(Builder)模式 的若干使用场景

1.场景一

如果我们需要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的意图时，我们可以使用 Builder模式，又叫生成器模式。如果我们用了Builder模式，那么用户就只需要指定需要建造的类型就可以得到它们，而具体建造的过程和细节就不需要知道了。
比如现在我们有一个这样的使用场景，需要在屏幕上画小人，人要有头手脚，要画不同的人，胖的小人，瘦的小人，矮的小人。按照通常的写法，会有很多的样板代码，画人的头，画人脚手，如果一不小心，非常容易缺胳膊少腿。
下面我们演示Builder模式的实现：

public class Person {
    //限于篇幅get和set方法此处省略
    Head head;
    Body body;
    Arm leftArm;
    Arm rightArm;
    Leg leftLeg;
    Leg rightLeg;
    
    public void drawHead(int size){...}
    public void drawBody(int size){...}
    public void drawLeftArm(int size){...}
    public void drawRightArm(int size){...}
    public void drawLeftLeg(int size){...}
    public void drawRightLeg(int size){...}
}

abstract class BuilderPerson {
    protected Person person = new Person();
    public abstract void buildHead();
    public abstract void buildBody();
    public abstract void buildLeftArm();
    public abstract void buildRightArm();
    public abstract void buildLeftLeg();
    public abstract void buildRightLeg();
}

public class BuilderThinPerson extends BuilderPerson{
    
    @Override
    public void buildHead() {
        person.drawHead(10);
    }
    
    @Override
    public void buildBody() {
        person.drawBody(10);   //画胖小人只需将这边的数值修改，
                               // 再生成一个类即可
    }
    
    @Override
    public void buildLeftArm() {
        person.drawLeftArm(5);
    }
    
    @Override
    public void buildRightArm() {
        person.drawRightArm(5);
    }
    
    @Override
    public void buildLeftLeg() {
        person.drawLeftLeg(7);
    }
    
    @Override
    public void buildRightLeg() {
        person.drawRightLeg(7);
    }
}
我们还缺Builder模式中一个非常重要的类，指挥者(Director)，用它来控制建造过程，也用来隔离用户与建造过程的关联。
public class PersonDirector{
    private BuilderPerson pb;
    public PersonDirector(BuilderPerson pb){
        this.pb = pb;
    }
    //建造的过程在指挥者这里完成，用户就不需要知道了
    public void createPerson() {
        pb.buildHead();
        pb.buildBody();
        pb.buildLeftArm();
        pb.buildRightArm();
        pb.buildLeftLeg();
        pb.buildRightLeg();
    }
}
客户端代码
BuilderPerson bp = new BuilderThinPerson();
PersonDirector pd = new PersonDirector(bp);
pd.createPerson();

2.场景二

遇到多个构造器参数时要考虑用构建器。静态工厂和构造器有个共同的局限性：它们都不能很好地扩展到大量的可选参数。
考虑这样的一个场景：用一个类表示包装食品外面显示的营养成分标签。这些标签中有几个域是必需的：每份的含量、每罐的含量以及每份的卡路里，还有超过20个可选域:总脂肪量、饱和脂肪量、转化脂肪、胆固醇、钠等等。
程序员一向习惯采用重叠构造器模式，在这种模式下，你提供第一个只有必要参数的构造器，第二个构造器有一个可选参数，第三个有两个可选参数，以此类推，最后一个构造器包含所有可选参数。重叠构造器模式可行，但是当有许多参数的时候，客户端代码会很难编写，并且仍然难以阅读。一长串类型相同的参数会导致一些微妙的错误。如果客户端不小心颠倒了其中两个参数的顺序，编译器也不会出错，但是程序在运行时会出现错误的行为。
下面是Builder模式的代码:

public class NutritionFacts {
    private final int servingSize;
    private final int servings;
    private final int calories;
    private final int fat;
    private final int sodium;
    private final int carbohydrate;
    
    public static class Builder {
        //required parameters
        private final int servingSize;
        private final int servings;
        
        //Optional parameters - initialized to default values
        private int calories;
        private int fat;
        private int sodium;
        private int carbohydrate;
        
        public Builder(int servingSize, int servings){
            this.servingSize = servingSize;
            this.servings = servings
        }
        
        public Builder calories(int val){
            calories = val;
            return this;
        }
        
        public Builder fat(int val){
            fat = val;
            return this;
        }
        
        public Builder sodium(int val) {
            sodium = val;
            return this;
        }
        
        public Builder carbohydrate(int val){
            carbohydrate = val;
            return this;
        }
        
        public NutritionFacts build() {
            return new NutritionFacts(this);
        }
    }
    
    private NutritionFacts(Builder builder){
        servingSize = builder.servingSize;
        servings = builder.servings;
        calories = builder.calories;
        fat = builder.fat;
        sodium = builder.sodium;
        carbohydrate = builder.carbohydrate;
    }
}

NutritionFacts是不可变的。builder的setter方法返回builder本身，以便可以把调用链接起来。下面就是客户端代码:

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

这样的客户端代码很容易编写，更重要的是，易于阅读。

参考：
1.《大话设计模式》
2.《Effective Java 第二版》