JS设计模式之“分即是合” - 建造者模式

引言

当我们在进行软件编程时，常常会遇到需要创建复杂对象的情况。这些对象可能有多个属性，属性之间存在依赖关系，或需要按照特定的骤来创建。在这种情况下，使用建造者模式（Builder Pattern）可以提供一种活的方式来构建对象，避免对象构建过程的复杂性。

“分即是合” - 将对象的创建过程与其表示相互分离，但允许我们连续地构建对象，逐步设置其属性，然后获取最终的构建结果。

一. 什么是建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）是一种创建型设计模式，旨在将对象的创建过程与其表示相互分离。它允许我们连续地构建对象，逐步设置其属性，然后获取最终的构建结果。使用建造者模式，我们可以按照自己的需求构建对象，而不必关心对象的创建过程和内部细节。

建造者模式通常包含以下几个角色：

1. Director（导演）：负责定义构建过程的顺序和逻辑，控制对象的创建过程。

2. Builder（建造者）：负责实际构建复杂对象的接口，定义了创建对象的每个步骤。

3. ConcreteBuilder（具体建造者）：实现 Builder 接口，实际进行对象的构建。

4. Product（产品）：表示最终构建完成的对象。

二. 深入建造者模式的神奇之处

案例场景一

骑士对象

让我们通过一个简单的例子来说明建造者模式。假设我们正在开发一个游戏，需要构建一种特殊类型的角色：骑士。骑士有许多属性，包括名字、等级、武器、盔甲等。为了构建骑士对象，我们可以使用建造者模式。

首先，我们定义一个角色类，用于表示骑士对象：

class Knight {
  constructor(name, level, weapon, armor) {
    this.name = name;
    this.level = level;
    this.weapon = weapon;
    this.armor = armor;
  }

  toString() {
    return `${this.name}, ${this.level}, weapon: ${this.weapon}, armor: ${this.armor}`;
  }
}

然后，我们定义一个骑士建造者类，用于逐步构建骑士对象：

class KnightBuilder {
  constructor() {
    this.name = null;
    this.level = null;
    this.weapon = null;
    this.armor = null;
  }
  // 名称
  setName(name) {
    this.name = name;
    return this;
  }
  // 等级
  setLevel(level) {
    this.level = level;
    return this;
  }
  // 武器
  setWeapon(weapon) {
    this.weapon = weapon;
    return this;
  }
  // 盔甲
  setArmor(armor) {
    this.armor = armor;
    return this;
  }
  // 构造骑士
  build() {
    return new Knight(this.name, this.level, this.weapon, this.armor);
  }
}

在这个例子，我们定义了一个KnightBuilder类它包含了与骑士对象相关的各种属性我们可以使用该建造者类逐步设置这些属性，终通过调用 build 方法来获取建完成的骑士对象。

接下来，让我们使用建造者模式来构建一个骑士对象：

const knight = new KnightBuilder()
  .setName("Arthur")
  .setLevel(10)
  .setWeapon("Excalibur")
  .setArmor("Plate")
  .build();

console.log(knight.toString());

在这个例子中，我们首先创建了一个 KnightBuilder 实例，并逐步设置了骑士对象的各个属性。最后，通过调用 build 方法，我们获取到了构建完成的骑士对象并打印出来。输出结果为：

Arthur, Level 10, weapon: Excalibur, armor: Plate

总结：

正如我们所看到的，通过建造者模式，我们可以在不污染对象类的情况下，方便地构建出具有各种属性的骑士对象。

案例场景二

汽车对象

让我们继续通过一个汽车示例来加深对建造者式的使用。假设我们正在构建一个汽车对象，并且汽车具有一些复杂的属性。下面是一个简化的汽车建造者实现：

class Car {
  constructor() {
    this.brand = null;
    this.color = null;
    this.engine = null;
  }
}

class CarBuilder {
  constructor() {
    this.car = new Car();
  }
  // 品牌
  setBrand(brand) {
    this.car.brand = brand;
    return this;
  }
  // 颜色
  setColor(color) {
    this.car.color = color;
    return this;
  }
  // 引擎
  setEngine(engine) {
    this.car.engine = engine;
    return this;
  }

  build() {
    return this.car;
  }
}

// 创建汽车对象示例
const car = new CarBuilder()
  .setBrand("Tesla")
  .setColor("Red")
  .setEngine("Electric")
  .build();

console.log(car);

在上面的示例中，我们有一个 Car 类表示汽车对象，包含了 brand，color 和 engine 等属性。然后，我们创建了一个 CarBuilder 类，用于逐步构建 Car 对象。CarBuilder 类中的各方法用于设置 Car 对象各个属性，并且每个方法都返回 CarBuilder 实例，以便可以进行链式调用。最后，通过调用 build 方法来返回最终 Car 对象。

以上的例子均展示了建造者模式的基本用法，我们可以根据实际情况，将建造者模式扩展到更复杂的情况，例如构建具有更多属性和复杂构建过程的对象。

三. 为什么要使用建造者模式

通过以上的实例我们可以总结使用建造者模式的优点：

1. 灵活性高：建造者模式允许逐步构建复杂对象，并且可以根据需求自由选择和配置对象的属性，而不需要关心对象的创建过程和内部细节。

2. 代码可读性好：通过将对象的构建过程封装在建造者类中，代码更加清晰直观。建造者模式提供了一种结构化的方式来创建对象，使得代码易于理解和维护。

3. 创建不可变对象：通过将对象的属性设置为私有，并提供相应的 getter 方法，可以确保对象在创建后不会被修改，增加对象的安全性和封装性。

4. 代码复用性高：可以将复杂对象构建的逻辑封装在建造者类中，以便在同一场景下复用。

当然，任何一件事物并不是只有优点没有缺点，当然建造者模式也是有一定的缺点的。

1. 增加代码量：引入建造者模式会增加一些额外的类和方法，这可能导致代码量的增加。有时候，如果只需要简单的对象，使用建造者模式可能会过于繁琐。

2. 对象构建过程不够灵活：建造者模式在创建对象时要按照一定的顺序和一系列步骤。这可能会限制构建过程的灵活性，不够适应某些特殊情况。

3. 可能存在建造者类过多：当对象有很多属性时，可能需要创建多个建造者类来构建对象。这可能会导致建造者类的增加，给代码的维护和理解带来一定的复杂性。

总结：

建造者模式适用于构建复杂的场景，特别当对象有多个属性、属性之有依赖关系或需要按照特定的顺序构建时。某些情况下，对象比较简单，使用建者模式可能会显得过于复杂和冗余。因此使用建造者模式需要权衡利弊，选择适合的设计模式。

四. 建造者模式和工厂模式的对比

JavaScript中的建造者模式和工厂模式在创建对象上有一些不同之处，下面是总结的一些对比。

对比方式

总结

综上所述，工厂模式和建造者模式都是用于创建对象的设计模式，他们在使用方式和灵活性上有一定的不同之处：

• 工厂模式适用于创建不同类型的对象，根据条件或参数返回相应的对象，工厂模式主要关注对象的创建过程。

• 建造者模式适用于创建具有复杂属性和构建过程的对象，建造者模式主要关注对象属性的设置和构建流程的控制。

小结

通过本文，我们了解到了JavaScript建造者模式的详细使用方式，最后我们在总结一下什么情况下我们会考虑使用建造者模式：

1. 对象拥有复杂的属性：如果要创建的对象具有很多属性，而且这些属性之间存在一定的依赖关系或可选项，使用建造者模式可以提供更灵活的方式来构建对象，避免创建过程的复杂性。

2. 构建过程具有多个步骤：如果对象的构建过程包含多个步骤，并且这些步骤可能因为不同的需求或条件而变化，使用建造者模式可以将构建过程分解为多个方法，并在其中逐步构建对象。

3. 需要创建不可变对象：建造者模式可以通过将对象的属性设置为私有，并提供相应的 getter 方法，从而创建不可变对象。这样做可以保证对象的属性在创建后不会被修改，提高了对象的安全性和封装性。

4. 需要代码的可读性和可维护性：使用建造者模式，可以将对象的构建过程、属性设置的逻辑都封装在建造者类中，这样可以使得代码更加清晰直观，易于理解和维护。

5. 需要复用相同的构建逻辑：如果有多个场景需要使用相同的构建逻辑创建对象，可以将该构建逻辑抽象为一个建造者类，以便在不同的场景下复用同一份代码。

建造者模式适合用于构建具有复杂属性、多步骤构建过程、可配置性要求高的对象，并且需要提高代码的可读性和可维护性的情况下。通过使用建造者模式，可以简化对象的构建过程，有效地管理对象的属性和属性设置的逻辑。