建造者模式（Builder Pattern）是一种创建型设计模式，它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。以下是建造者模式的详细解释：
建造者模式的角色组成：
1. 产品类（Product）：要创建的复杂对象。
2. 抽象建造者类（Builder）：这个接口规定要实现复杂对象的那些部分的创建，并不涉及具体的部件对象的创建。
3. 具体建造者类（ConcreteBuilder）：实现Builder接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。在构造过程完成后，提供产品的实例。
4. 指挥者（Director）：调用建造者中的方法完成复杂对象的创建，它负责安排已有模块的顺序和构建过程。
建造者模式的优点：
1. 灵活性：可以分步骤地构建复杂对象，使得构建过程更加灵活。
2. 解耦：可以隔离复杂对象的创建和使用，客户端不必关心对象的创建细节。
3. 易扩展：增加新的具体建造者很方便，可以扩展构建器功能，符合开闭原则。
建造者模式的缺点：
1. 增加工作量：需要额外的代码来创建和管理具体建造者类，增加了程序员的工作量。
2. 效率低：相比于其他创建型模式，在运行时效率较低，特别是对象太复杂时。
建造者模式的应用场景：
1. 创建复杂对象：当对象的构建过程比较复杂且需要多个步骤时，例如，创建一份电子商务订单需要多个步骤，如选择商品、填写地址和支付等，这些步骤可以被分别封装成为订单构建器中的不同方法。
2. 多步配置对象：当需要创建一些特定类型的对象，例如复杂的数据结构或配置对象时，这在编写配置文件解析器以及通用数据结构如二叉树等时很有用。
3. 多变的配置对象：当创建的对象较复杂，由多个部件构成，各部件面临着复杂的变化，但将它们组合在一起的算法却相对稳定。
建造者模式的代码实现：
以下是一个简单的建造者模式的代码实现，以一个餐厅的订单系统为例，顾客可以通过不同的选项来定制他们的餐点：
// 餐点类
class Meal {
private String mainCourse;
private String drink;
private String dessert;
// 省略setter和getter方法
@Override
public String toString() {
return "Meal{" +
"mainCourse='" + mainCourse + '\'' +
", drink='" + drink + '\'' +
", dessert='" + dessert + '\'' +
'}';
}
}
// 建造者接口
interface MealBuilder {
void buildMainCourse(String mainCourse);
void buildDrink(String drink);
void buildDessert(String dessert);
Meal build();
}
// 具体建造者
class ConcreteMealBuilder implements MealBuilder {
private Meal meal;
public ConcreteMealBuilder() {
this.meal = new Meal();
}
@Override
public void buildMainCourse(String mainCourse) {
meal.setMainCourse(mainCourse);
}
@Override
public void buildDrink(String drink) {
meal.setDrink(drink);
}
@Override
public void buildDessert(String dessert) {
meal.setDessert(dessert);
}
@Override
public Meal build() {
return meal;
}
}
// 指挥者类
class MealDirector {
private MealBuilder builder;
public MealDirector(MealBuilder builder) {
this.builder = builder;
}
public Meal constructMeal(String mainCourse, String drink, String dessert) {
builder.buildMainCourse(mainCourse);
builder.buildDrink(drink);
builder.buildDessert(dessert);
return builder.build();
}
}
// 客户端使用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
MealBuilder builder = new ConcreteMealBuilder();
MealDirector director = new MealDirector(builder);
Meal meal = director.constructMeal("Steak", "Wine", "Cheesecake");
System.out.println(meal);
}
}
在这个例子中，Meal 类代表餐点，MealBuilder 是建造者接口，ConcreteMealBuilder 是具体建造者，MealDirector 是指挥者，Client 是客户端使用示例。通过建造者模式，可以根据顾客的选择构建不同的餐点，同时保持代码的灵活性和可维护性。