30.1 工厂方法模式VS建造者模式

发表于 2021-09-27 更新于 2021-09-30 分类于设计模式之禅(第2版) ， 3 第三部分谁的地盘谁做主 ——设计模式PK ，第30章创建类模式大PK Waline：本文字数： 5.4k 阅读时长 ≈ 5 分钟

30.1 工厂方法模式VS建造者模式

工厂方法模式注重的是整体对象的创建方法，而建造者模式注重的是部件构建的过程，旨在通过一步一步地精确构造创建出一个复杂的对象。我们举个简单例子来说明两者的差异，如要制造一个超人，如果使用工厂方法模式，直接产生出来的就是一个力大无穷、能够飞翔、内裤外穿的超人；而如果使用建造者模式，则需要组装手、头、脚、躯干等部分，然后再把内裤外穿，于是一个超人就诞生了。纯粹使用文字来描述比较枯燥，我们还是通过程序来更加清晰地认识两者的差别。

30.1.1 按工厂方法建造超人

首先，按照工厂方法模式创建出一个超人，类图如图30-1所示。

图30-1 按工厂方法建造超人

类图中我们按照年龄段把超人分为两种类型：成年超人（如克拉克、超能先生）和未成年超人（如Dash、Jack）。这是一个非常正宗的工厂方法模式，定义一个产品的接口，然后再定义两个实现，通过超人制造工厂制造超人。想想看我们对超人最大印象是什么？当然是他的超能力，我们以specialTalent（特殊天赋）方法来代表，先看抽象产品类，如代码清单30-1所示。

代码清单30-1 超人接口

public interface ISuperMan {
    //每个超人都有特殊技能
    public void specialTalent();
}

产品的接口定义好了，我们再来看具体的产品。先看成年超人，很简单，如代码清单30-2所示。

代码清单30-2 成年超人

public class AdultSuperMan implements ISuperMan {
    //超能先生
    public void specialTalent() {
        System.out.println("超人力大无穷");
    }
}

未成年超人的代码如代码清单30-3所示。

代码清单30-3 未成年超人

public class ChildSuperMan implements ISuperMan {
    //超能先生的三个孩子
    public void specialTalent() {
        System.out.println("小超人的能力是刀枪不入、快速运动");
    }
}

产品都具备，那我们编写一个工厂类，其意图就是生产超人，具体是成年超人还是未成年超人，则由客户端决定，如代码清单30-4所示。

代码清单30-4 超人制造工厂

public class SuperManFactory {
    //定义一个生产超人的工厂
    public static ISuperMan createSuperMan(String type){
        //根据输入参数产生不同的超人
        if(type.equalsIgnoreCase("adult")){
            //生产成人超人
            return new AdultSuperMan();
        }
        else if(type.equalsIgnoreCase("child")){
            //生产未成年超人
            return new ChildSuperMan();
        }
        else{
            return null;
        }
    }
}

产品有了，工厂类也有了，剩下的工作就是开始生产超人。这也非常简单，如代码清单30-5所示。

代码清单30-5 场景类

public class Client {
    //模拟生产超人
    public static void main(String[] args) {
        //生产一个成年超人
        ISuperMan adultSuperMan = SuperManFactory.createSuperMan("adult");
        //展示一下超人的技能
        adultSuperMan.specialTalent();
    }
}

建立了一个超人生产工厂，年复一年地生产超人，对于具体生产出的产品，不管是成年超人还是未成年超人，都是一个模样：深蓝色紧身衣、胸前S标记、内裤外穿，没有特殊的地方。但是我们的目的达到了——生产出超人，拯救全人类，这就是我们的意图。具体怎么生产、怎么组装，这不是工厂方法模式要考虑的，也就是说，工厂模式关注的是一个产品整体，生产出的产品应该具有相似的功能和架构。

注意通过工厂方法模式生产出对象，然后由客户端进行对象的其他操作，但是并不代表所有生产出的对象都必须具有相同的状态和行为，它是由产品所决定。

30.1.2 按建造者模式建造超人

我们再来看看建造者模式是如何生产超人的,如图30-2所示。

图30-2 按建造者模式生产超人又是一个典型的建造者模式！哎，不对呀！通用模式上抽象建造者与产品类没有关系呀！是的，我们当然可以加强了，我们在抽象建造者上使用了模板方法模式，每一个建造者都必须返回一个产品，但是产品是如何制造的，则由各个建造者自己负责。我们来看看程序，先看产品类，如代码清单30-6所示。

代码清单30-6 超人产品

public class SuperMan {
    //超人的躯体
    private String body;
    //超人的特殊技能
    private String specialTalent;
    //超人的标志
    private String specialSymbol;
    public String getBody() {
        return body;
    }
    public void setBody(String body) {
        this.body = body;
    }
    public String getSpecialTalent() {
        return specialTalent;
    }
    public void setSpecialTalent(String specialTalent) {
        this.specialTalent = specialTalent;
    }
    public String getSpecialSymbol() {
        return specialSymbol;
    }
    public void setSpecialSymbol(String specialSymbol) {
        this.specialSymbol = specialSymbol;
    }
}

超人这个产品是由三部分组成：躯体、特殊技能、身份标记，这就类似于电子产品，首先生产出一个固件，然后再安装一个灵魂（软件驱动），最后再打上产品标签。完事了！一个崭新的产品就诞生了！我们的超人也是这样生产的，先生产一个普通的躯体，然后注入特殊技能，最后打上S标签，一个超人生产完毕。我们再来看一下建造者的抽象定义，如代码清单30-7所示。

代码清单30-7 抽象建造者

public abstract class Builder {
    //定义一个超人的应用
    protected final SuperMan superMan = new SuperMan();
    //构建出超人的躯体
    public void setBody(String body){
        this.superMan.setBody(body);
    }
    //构建出超人的特殊技能
    public void setSpecialTalent(String st){
        this.superMan.setSpecialTalent(st);
    }
    //构建出超人的特殊标记
    public void setSpecialSymbol(String ss){
        this.superMan.setSpecialSymbol(ss);
    }
    //构建出一个完整的超人
    public abstract SuperMan getSuperMan();
}

一个典型的模板方法模式，超人的各个部件（躯体、灵魂、标志）都准备好了，具体怎么组装则是由实现类来决定。我们先来看成年超人，如代码清单30-8所示。

代码清单30-8 成年超人建造者

public class AdultSuperManBuilder extends Builder {
    @Override
    public SuperMan getSuperMan() {
        super.setBody("强壮的躯体");
        super.setSpecialTalent("会飞行");
        super.setSpecialSymbol("胸前带S标记");
        return super.superMan;
    }
}

怎么回事？在第11章中讲解建造者模式的时候在产品中使用了模板方法模式，在这里怎么把模板方法模式迁移到建造者了？怎么会这样？你是不是在发出这样的疑问？别疑问了！设计模式只是提供了一个解决问题的意图：复杂对象的构建与它的表示分离，而没有具体定出一个设计模式必须是这样的实现，必须是这样的代码，灵活运用模式才是其根本，别学死板了。

我们继续看未成年超人的建造者，如代码清单30-9所示。

代码清单30-9 未成年超人建造者

public class ChildSuperManBuilder extends Builder {
    @Override
    public SuperMan getSuperMan() {
        super.setBody("强壮的躯体");
        super.setSpecialTalent("刀枪不入");
        super.setSpecialSymbol("胸前带小S标记");
        return super.superMan;
    }
}

大家注意看我们这两个具体的建造者，它们都关注了产品的各个部分，在某些应用场景下甚至会关心产品的构建顺序，即使是相同的部件，装配顺序不同，产生的结果也不同，这也正是建造者模式的意图：通过不同的部件、不同装配产生不同的复杂对象。我们再来看导演类，如代码清单30-10所示。

代码清单30-10 导演类

public class Director {
    //两个建造者的应用
    private static Builder adultBuilder = new AdultSuperManBuilder();
    //未成年超人的建造者
    private static Builder childBuilder = new ChildSuperManBuilder();
    //建造一个成年、会飞行的超人
    public static SuperMan getAdultSuperMan(){
        return adultBuilder.getSuperMan();
    }
    //建造一个未成年、刀枪不入的超人
    public static SuperMan getChildSuperMan(){
        return childBuilder.getSuperMan();
    }
}

这很简单，不多说了！看看场景类是如何调用的，如代码清单30-11所示。

代码清单30-11 场景类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //建造一个成年超人
        SuperMan adultSuperMan = Director.getAdultSuperMan();
        //展示一下超人的信息
        adultSuperMan.getSpecialTalent();
    }
}

这个场景类的写法与工厂方法模式是相同的，但是你可以看到，在建立超人的过程中，建造者必须关注超人的各个部件，而工厂方法模式则只关注超人的整体，这就是两者的区别。

30.1.3 最佳实践

工厂方法模式和建造者模式都属于对象创建类模式，都用来创建类的对象。但它们之间的区别还是比较明显的。

意图不同

在工厂方法模式里，我们关注的是一个产品整体，如超人整体，无须关心产品的各部分是如何创建出来的；但在建造者模式中，一个具体产品的产生是依赖各个部件的产生以及装配顺序，它关注的是“由零件一步一步地组装出产品对象”。简单地说，工厂模式是一个对象创建的粗线条应用，建造者模式则是通过细线条勾勒出一个复杂对象，关注的是产品组成部分的创建过程。

产品的复杂度不同

工厂方法模式创建的产品一般都是单一性质产品，如成年超人，都是一个模样，而建造者模式创建的则是一个复合产品，它由各个部件复合而成，部件不同产品对象当然不同。这不是说工厂方法模式创建的对象简单，而是指它们的粒度大小不同。一般来说，工厂方法模式的对象粒度比较粗，建造者模式的产品对象粒度比较细。

两者的区别有了，那在具体的应用中，我们该如何选择呢？是用工厂方法模式来创建对象，还是用建造者模式来创建对象，这完全取决于我们在做系统设计时的意图，如果需要详细关注一个产品部件的生产、安装步骤，则选择建造者，否则选择工厂方法模式。