Builder (Entwurfsmuster)

Der Erbauer (englisch Builder) ist ein Entwurfsmuster aus dem Bereich der Softwareentwicklung und gehört zur Kategorie der Erzeugungsmuster (Creational Patterns). Es trennt die Konstruktion komplexer Objekte von deren Repräsentationen, wodurch dieselben Konstruktionsprozesse wiederverwendet werden können. Das Muster ist eines der sogenannten GoF-Muster (siehe Viererbande).

Verwendung

Softwareentwickler verwenden den Erbauer, wenn zu einem komplexen Objekt unterschiedliche Repräsentationen existieren sollen, die Konstruktion eines komplexen Objekts unabhängig von der Erzeugung der Bestandteile sein soll oder der Konstruktionsablauf einen internen Zustand erfordert, den man vor einem Klienten verbergen möchte.

Typische Anwendungen sind z.B. Applikationen zur Konvertierung.

UML-Klassendiagramm

Akteure

Man kann vier Akteure unterscheiden: Erbauer, KonkreterErbauer, Direktor und Produkt. Der Erbauer spezifiziert eine abstrakte Schnittstelle zur Erzeugung der Teile eines komplexen Objektes. KonkreterErbauer erzeugt die Teile des komplexen Objekts durch Implementierung der Schnittstelle. Außerdem definiert und verwaltet er die von ihm erzeugte Repräsentation des Produkts. Er bietet auch eine Schnittstelle zum Auslesen des Produkts.

Der Direktor konstruiert ein komplexes Objekt unter Verwendung der Schnittstelle des Erbauers. Der Direktor arbeitet eng mit dem Erbauer zusammen: Er weiß, welche Baureihenfolge der Erbauer verträgt (z. B. müssen in einem Baum zuerst Blätter, dann innere Knoten oder umgekehrt erzeugt werden). Daher ist eine weitere Verantwortung des Direktors die Entkopplung des Konstruktionsablaufs vom Klient. Das Produkt repräsentiert das zu konstruierende komplexe Objekt und beinhaltet Klassen zur Definition der einzelnen Teile.

Vorteile

Die Implementationen der Konstruktion und der Repräsentationen werden isoliert. Die Erbauer verstecken ihre interne Repräsentation vor dem Direktor. Neue Repräsentationen lassen sich leicht durch neue konkrete Erbauerklassen einfügen. Der Konstruktionsprozess wird an einer dedizierten Stelle (im Direktor) gesteuert; spätere Änderungen - etwa ein Mehrphasen-Konstruktionsprozess statt einer Einphasen-Konstruktion - lassen sich ohne Änderung der Klienten realisieren.

Variante

Man kann auch das Produkt selber die Erbauer-Schnittstelle implementieren lassen. Dadurch erspart man sich u.U. einige Klassen. Das erzeugte Produkt „schleppt“ die Erbauer-Schnittstelle sein ganzes Leben mit sich herum, sodass auch später von außen Produktteile angebaut werden können.

Verwendung in der Analyse

Dieses Muster wird in der Software-Analyse wegen der schwierigen Metapher selten verwendet.

Die Variante allerdings, bei der ein Objekt selbst Verfahren zur Verfügung stellt, um weitere Teile „anzubauen“, bewährt sich in pipeline-artigen Business-Prozessen. Der Business-Prozess als Direktor weist das Dokument als Erbauer an, neue Teile zu erzeugen und in sich einzuhängen. Beispielsweise kann eine Aktenverwaltung in einzelnen Schritten Vermerke an einen „Aktenlauf“ anhängen.

Beispiel

Ein Automobil besteht aus Rädern, Motor und Karosserie. Die Bestandteile liegen als verschiedene Klassen vor (z.B. schwacher und starker Motor). Der Direktor konstruiert ein Fahrzeug, indem er eine der konkreten Erbauerklassen Geländewagen oder Limousine erhält und dort die Methoden zum Bauen der Teile in der (für den Erbauer) richtigen Reihenfolge aufruft. Beide Klassen erben von der Erbauerklasse Fahrzeug. Der Direktor stellt ein Produkt her, indem er die Erbauermethoden baueRäder(), baueKarosserie() und baueMotor() aufruft. Limousine erzeugt ein Auto, das aus normalen Rädern, Limousinenkarosserie und schwachem Motor besteht. Der Geländewagen setzt sich aus off-road Rädern, höher gelegter Karosserie und starkem Motor zusammen. Braucht der Entwickler ein Cabriolet, schreibt er einen konkreten Erbauer Cabriolet für Cabrioletteile.

Verwandte Entwurfsmuster

Die abstrakte Fabrik ähnelt dem Erbauer, weil sie ebenfalls komplexe Objekte erzeugen kann. Dabei steht aber nicht die Struktur im Vordergrund, sondern die Abstraktion vom konkreten Typ der erzeugten Objekte. Der Erbauer erzeugt oft ein Kompositum (Entwurfsmuster). Bei Applikationen zur Konvertierung ist der Direktor - oder sogar der Erbauer - oft ein Visitor (Besucher) oder eventuell ein Interpreter (Entwurfsmuster) der Struktur, die konvertiert werden soll.

Entwurfsmuster der Viererbande

Erzeugungsmuster:  Abstrakte Fabrik | Singleton | Builder | Fabrikmethode | Prototyp

Strukturmuster:  Adapter | Brücke | Decorator | Facade | Flyweight | Kompositum | Stellvertreter

Verhaltensmuster:  Observer | Visitor | Interpreter | Iterator | Kommando | Memento | Schablonenmethode | Strategie | Vermittler | Zustand | Zuständigkeitskette

(Klassenmuster sind kursiv dargestellt)