Builder Pattern

update Oct 26, 2019

1. Introduction

当我们需要创建的实例结构过于复杂，步骤繁多的时候，我们可以使用Builder模式。

2. Example

这里 Director 负责调用 Builder 的各种方法设置所需要的各种属性，完成不同阶段的文档构造，最后调用close方法完成文档的build。而 Director class 并不需要知道传入的具体 builder 的类型，因为它只会调用 Builder class 声明的共有的方法。

3. Builder Pattern 中的角色

1. Builder （建造者）

   由Builder class担任，准备了用于生成实例的方法。

2. ConcreteBuilder （具体建造者）

   负责实现Builder角色接口的类，定义了生成实例实际被调用的方法，还定义了获取最终生成结果的方法。

3. Director （监工）

   负责调用Builder接口的API生成实例，并不依赖于 ConcreteBuilder 角色。

4. 相关设计模式

1. Template Method Pattern

   在Builder模式中，Director控制Builder；在Template Method中，父类控制子类。这里的控制指的是方法调用顺序的控制。

2. Composite Pattern

   有些情况下Builder模式生成的实例构成了 Composite 模式。

3. Abstract Factory Pattern

   Builder 模式和 Abstract Factory 模式都用于生成复杂的实例。

4. Facade Pattern

   在Builder模式中，Director角色通过组合Builder角色中的复杂方法可以向外部提供可以简单生成实例的API（例子中的construct）；Facade 模式中的 Facade 角色则是通过组合内部模块向外部提供可以简单调用的API；

5. Builder Pattern 的好处

1. 当构造步骤非常多的时候，可以使用builder实现分步骤的build操作，而且可以让set方法返回该build实例，从而实现链式操作。相反，如果直接使用new constructor，可能会需要传入非常多的参数，抑或是需要在创建实例之后 call 多次 setxxx 方法，也增加了代码可读性。
2. 在builder尚未完成build工作的时候并不会生成被build类的实例，也就避免了先创建实例再调用 setxxx 方法所潜在的很多问题。
3. 可以存在 toBuilder() 方法来将实例转化为builder，从而更方便地以某个实例当前状态为基础继续构建新的实例。
4. 和 Factory Pattern 对比，Builder Pattern 无需 Director 知悉具体的可以被build的类名，而Factory Pattern 至少需要有一个可以生成实例的 class 的列表。于是 Builder Pattern 有了更好的独立性。