建造者模式（Builder Pattern），又叫生成器模式，是一種對象構建模式 它可以將復雜對象的建造過程抽象出來，使這個抽象過程的不同實現方法可以構造出不同表現的對象。建造者模式是一步一步創建一個復雜的對象，它允許用戶只通過指定復雜對象的類型和內容就可 以構建它們，用戶不需要知道內部的具體構建細節。

簡單來說，建造者模式允許你按步驟創建復雜的對象，同時將對象的構建與其表示分離。

主要解決的問題是當創建一個復雜對象時，如果直接在代碼中進行對象的創建和初始化，會導致代碼變得復雜而難以維護。

而建造者模式通過將對象的構建過程委派給不同的建造者，使得代碼更加清晰、可讀，并且可以靈活地構建不同的對象表示形式。

當我們需要創建一個對象，但該對象具有復雜的構建過程，并且構建過程可以有不同的表示形式時，可以考慮使用建造者模式。

建造者模式包含4個元素：

• 抽象建造者（Builder）：一個抽象接口，規范了產品對象的各個組成成分的建造。
• 具體建造者（ConcreteBuilder）：與應用程序緊密相關的一些類，它們在應用程序調用下創建產品的實例。
• 導演者（Director）：調用具體建造者角色來創建產品對象。
• 產品（Product）：一般是一個較為復雜的對象。

優點包括：

1. 將對象的構建過程封裝在一個建造者類中，使得客戶端代碼與具體構建過程解耦，提高了代碼的可維護性和可讀性。
2. 可以靈活地構建不同表示形式的對象，通過調整建造者的步驟和配置，可以得到不同的對象。
3. 可以更好地控制對象的構建過程，避免了在代碼中直接創建和初始化對象的復雜性。

缺點包括：

1. 建造者模式增加了代碼的復雜性，因為需要定義多個類來實現構建者和產品對象，可能會增加項目的工程復雜性。
2. 如果產品的屬性發生變化，需要修改構建者類和產品類，可能會引起一定的維護成本。

注意事項：與工廠模式的區別是：建造者模式更加關注與零件裝配的順序。

案例

我們假設一個快餐店的商業案例，其中，一個典型的套餐可以是一個漢堡（Burger）和一杯冷飲（Cold drink）。漢堡（Burger）可以是素食漢堡（Veg Burger）或雞肉漢堡（Chicken Burger），它們是包在紙盒中。冷飲（Cold drink）可以是可口可樂（coke）或百事可樂（pepsi），它們是裝在瓶子中。

我們將創建一個表示食物條目（比如漢堡和冷飲）的 Item 接口和實現 Item 接口的實體類，以及一個表示食物包裝的 Packing 接口和實現 Packing 接口的實體類，漢堡是包在紙盒中，冷飲是裝在瓶子中。

然后我們創建一個 Meal 類，帶有 Item 的 ArrayList 和一個通過結合 Item 來創建不同類型的 Meal 對象的 MealBuilder。BuilderPatternDemo 類使用 MealBuilder 來創建一個 Meal。

步驟 1

創建一個表示食物條目和食物包裝的接口。

public interface Item {public String name();public Packing packing();public float price();    
}

public interface Packing {public String pack();
}

步驟 2

創建實現 Packing 接口的實體類。

public class Wrapper implements Packing {@Overridepublic String pack() {return "Wrapper";}
}

public class Bottle implements Packing {@Overridepublic String pack() {return "Bottle";}
}

步驟 3

創建實現 Item 接口的抽象類，該類提供了默認的功能。

public abstract class Burger implements Item {@Overridepublic Packing packing() {return new Wrapper();}@Overridepublic abstract float price();
}

public abstract class ColdDrink implements Item {@Overridepublic Packing packing() {return new Bottle();}@Overridepublic abstract float price();
}

步驟 4

創建擴展了 Burger 和 ColdDrink 的實體類。

public class VegBurger extends Burger {@Overridepublic float price() {return 25.0f;}@Overridepublic String name() {return "Veg Burger";}
}

public class ChickenBurger extends Burger {@Overridepublic float price() {return 50.5f;}@Overridepublic String name() {return "Chicken Burger";}
}

public class Coke extends ColdDrink {@Overridepublic float price() {return 30.0f;}@Overridepublic String name() {return "Coke";}
}

public class Pepsi extends ColdDrink {@Overridepublic float price() {return 35.0f;}@Overridepublic String name() {return "Pepsi";}
}

步驟 5

創建一個 Meal 類，帶有上面定義的 Item 對象。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class Meal {private List<Item> items = new ArrayList<Item>();    public void addItem(Item item){items.add(item);}public float getCost(){float cost = 0.0f;for (Item item : items) {cost += item.price();}        return cost;}public void showItems(){for (Item item : items) {System.out.print("Item : "+item.name());System.out.print(", Packing : "+item.packing().pack());System.out.println(", Price : "+item.price());}        }    
}

步驟 6

創建一個 MealBuilder 類，實際的 builder 類負責創建 Meal 對象。

public class MealBuilder {public Meal prepareVegMeal (){Meal meal = new Meal();meal.addItem(new VegBurger());meal.addItem(new Coke());return meal;}   public Meal prepareNonVegMeal (){Meal meal = new Meal();meal.addItem(new ChickenBurger());meal.addItem(new Pepsi());return meal;}
}

步驟 7

BuiderPatternDemo 使用 MealBuilder 來演示建造者模式（Builder Pattern）。

public class BuilderPatternDemo {public static void main(String[] args) {MealBuilder mealBuilder = new MealBuilder();Meal vegMeal = mealBuilder.prepareVegMeal();System.out.println("Veg Meal");vegMeal.showItems();System.out.println("Total Cost: " +vegMeal.getCost());Meal nonVegMeal = mealBuilder.prepareNonVegMeal();System.out.println("\n\nNon-Veg Meal");nonVegMeal.showItems();System.out.println("Total Cost: " +nonVegMeal.getCost());}
}

步驟 8

執行程序，輸出結果：

Veg Meal
Item : Veg Burger, Packing : Wrapper, Price : 25.0
Item : Coke, Packing : Bottle, Price : 30.0
Total Cost: 55.0Non-Veg Meal
Item : Chicken Burger, Packing : Wrapper, Price : 50.5
Item : Pepsi, Packing : Bottle, Price : 35.0
Total Cost: 85.5

總結

建造者模式是一種創建型設計模式，用于將復雜對象的構建過程與其表示分離。它通過將復雜對象的構建過程分解為多個簡單的步驟來實現。在Java中，我們可以使用建造者模式來創建復雜對象，并且可以根據需要使用不同的建造者來創建不同的表示。建造者模式的優點包括可重用性和易于維護和擴展，但它的缺點是代碼結構較為復雜。建造者模式適用于需要創建多個相似對象，或者需要在不同的上下文中創建不同的對象表示的情況。如果需要創建的對象較為簡單，可能會使用建造者模式變得過于繁瑣。

總之，建造者模式是一種非常有用的設計模式，可以幫助我們更好地管理對象的構建過程，并且使得代碼更加易于維護和擴展。如果你需要創建一個復雜的對象，或者需要在不同的上下文中創建不同的對象表示，建議你考慮使用建造者模式來實現。