建造者模式

1. 介绍

建造者模式是一种设计模式，用于构建复杂对象的各个部分，而无需指定该对象的具体类。它通过逐步创建对象的各个部分，并利用建造者对象将这些部分组装成最终产品。这种模式特别适用于需要创建复杂对象的场景，尤其是在对象的创建过程涉及多个步骤，或者对象的不同部分可以独立变化时。

主要角色

产品（Product）: 最终构建的复杂对象，包含各种组成部分。
抽象建造者（Builder）: 定义创建产品的步骤和方法，但不负责具体的组合。
具体建造者（Concrete Builder）: 继承自抽象建造者，实现具体步骤，负责实际创建产品的部分。
指挥者（Director）: 管理建造过程，调用建造者的方法以确保产品按顺序构建。
客户端（Client）: 使用指挥者来获取最终产品，无需了解构建过程的细节。

应用场景

复杂对象构建: 构建需要多个步骤的复杂对象时，建造者模式非常适用。
步骤独立性: 每个步骤可能需要不同设置时，建造者模式能有效组织这些步骤。
组件独立变化: 当对象的不同部分可以独立变化时，简化对象的创建过程。
重用构建过程: 在多个地方重复使用对象的创建过程时，封装和复用逻辑。
复杂算法: 构建过程涉及复杂逻辑时，封装在具体建造者中，客户端可以简单获取产品。

优点

分离创建与表示: 提高代码灵活性和可维护性。
增加灵活性: 通过不同的建造者配置不同产品特性。
避免参数爆炸: 使代码清晰易懂。
更好的封装: 客户端专注于最终产品，无需了解创建细节。

缺点

增加复杂性: 引入多个角色可能增加系统复杂性。
多个建造者: 对于每种产品类型，可能需要定义多个具体建造者，增加代码量。

2. 代码案例

// =================== 产品类（Product） ===================
class Car {
    private engine: string;      // 发动机类型
    private transmission: string; // 变速器类型
    private wheels: string;      // 车轮类型
    private color: string;       // 颜色
    private isSunroof: boolean;  // 是否有天窗

    constructor() {
        this.isSunroof = false;  // 默认无天窗
    }

    toString(): string {
        return `汽车 [发动机=${this.engine}, 变速器=${this.transmission}, 车轮=${this.wheels}, 颜色=${this.color}, 天窗=${this.isSunroof ? "有" : "无"}]`;
    }

    // Builder 类用于逐步构建 Car 对象。
    static Builder = class {
        private car: Car;

        constructor() {
            this.car = new Car();
        }

        setEngine(engine: string): this {
            this.car.engine = engine;
            return this;
        }

        setTransmission(transmission: string): this {
            this.car.transmission = transmission;
            return this;
        }

        setWheels(wheels: string): this {
            this.car.wheels = wheels;
            return this;
        }

        setColor(color: string): this {
            this.car.color = color;
            return this;
        }

        setSunroof(isSunroof: boolean): this {
            this.car.isSunroof = isSunroof;
            return this;
        }

        build(): Car {
            return this.car;
        }
    };
};

// =================== 抽象建造者（Builder） ===================
abstract class CarBuilder {
    abstract buildEngine(): this;
    abstract buildTransmission(): this;
    abstract buildWheels(): this;
    abstract buildColor(): this;
    abstract buildSunroof(): this;
    abstract build(): Car;
}

// =================== 具体建造者（Concrete Builder） ===================
class SportsCarBuilder extends CarBuilder {
    private builder: Car.Builder;

    constructor() {
        super();
        this.builder = new Car.Builder();
    }

    buildEngine(): this {
        this.builder.setEngine("V8 发动机");
        return this;
    }

    buildTransmission(): this {
        this.builder.setTransmission("6速手动");
        return this;
    }

    buildWheels(): this {
        this.builder.setWheels("运动轮胎");
        return this;
    }

    buildColor(): this {
        this.builder.setColor("红色");
        return this;
    }

    buildSunroof(): this {
        this.builder.setSunroof(true);
        return this;
    }

    build(): Car {
        return this.builder.build();
    }
}

// =================== 指挥者（Director） ===================
class CarDirector {
    private builder: CarBuilder;

    constructor(builder: CarBuilder) {
        this.builder = builder;
    }

    construct(): Car {
        return this.builder.buildEngine()
                           .buildTransmission()
                           .buildWheels()
                           .buildColor()
                           .buildSunroof()
                           .build();
    }
}

// =================== 客户端（Client） ===================
const main = () => {
    // 创建具体建造者
    const builder = new SportsCarBuilder();

    // 创建指挥者并传入建造者
    const director = new CarDirector(builder);

    // 使用指挥者构建汽车
    const car = director.construct();
    console.log(car.toString());

    // 直接使用建造者链式调用构建汽车
    const customCar = builder.buildEngine()
                              .buildTransmission()
                              .buildWheels()
                              .buildColor()
                              .buildSunroof()
                              .build();
    console.log(customCar.toString());
};

// 执行客户端代码
main();