建造者模式(Builder Pattern)

    建造者模式(Builder Pattern)使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。一个 Builder 类会一步一步构造最终的对象。该 Builder 类是独立于其他对象的。

介绍

意图:将一个复杂的构建与其表示相分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示

主要解决:主要解决在软件系统中,有时候面临着"一个复杂对象"的创建工作,其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成;由于需求的变化,这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化,但是将它们组合在一起的算法却相对稳定

何时使用:一些基本部件不会变,而其组合经常变化的时候

如何解决:将变与不变分离开

关键代码:建造者:创建和提供实例,导演:管理建造出来的实例的依赖关系

应用实例: 1、去肯德基,汉堡、可乐、薯条、炸鸡翅等是不变的,而其组合是经常变化的,生成出所谓的"套餐"。2、JAVA 中的 StringBuilder
优点:

  • 分离构建过程和表示,使得构建过程更加灵活,可以构建不同的表示

  • 可以更好地控制构建过程,隐藏具体构建细节

  • 代码复用性高,可以在不同的构建过程中重复使用相同的建造者

缺点:

  • 如果产品的属性较少,建造者模式可能会导致代码冗余

  • 建造者模式增加了系统的类和对象数量

使用场景: 1、需要生成的对象具有复杂的内部结构。2、需要生成的对象内部属性本身相互依赖。
建造者模式在创建复杂对象时非常有用,特别是当对象的构建过程涉及多个步骤或参数时。它可以提供更好的灵活性和可维护性,同时使得代码更加清晰可读。
注意事项:与工厂模式的区别是:建造者模式更加关注与零件装配的顺序。

实现

我们假设一个快餐店的商业案例,其中,一个典型的套餐可以是一个汉堡(Burger)和一杯冷饮(Cold drink)。
   汉堡(Burger)可以是素食汉堡(Veg Burger)或鸡肉汉堡(Chicken Burger),它们是包在纸盒中。
   冷饮(Cold drink)可以是可口可乐(coke)或百事可乐(pepsi),它们是装在瓶子中。
我们将创建一个表示食物条目(比如汉堡和冷饮)的 Item 接口和实现 Item 接口的实体类,以及一个表示食物包装的 Packing 接口和实现 Packing 接口的实体类,汉堡是包在纸盒中,冷饮是装在瓶子中。然后我们创建一个 Meal 类,带有 Item 的 ArrayList 和一个通过结合 Item 来创建不同类型的 Meal 对象的 MealBuilder。BuilderPatternDemo 类使用 MealBuilder 来创建一个 Meal。


步骤一:
创建一个表示食物条目和食物包装的接口。
Item.java、Packing.java

public interface Item {
   public String name();
   public Packing packing();
   public float price();    
}

public interface Packing {
   public String pack();
}

步骤二:
创建实现 Packing 接口的实体类,用于实现两种包装类型
Wrapper.java、Bottle.java

public class Wrapper implements Packing {
 
   @Override
   public String pack() {
      return "Wrapper";
   }
}

public class Bottle implements Packing {
 
   @Override
   public String pack() {
      return "Bottle";
   }
}

步骤三:
创建实现 Item 接口的抽象类,该类提供了默认的功能,制定产品抽象类。
Burger.java、ColdDrink.java

public abstract class Burger implements Item {
 
   @Override
   public Packing packing() {
      return new Wrapper();
   }
 
   @Override
   public abstract float price();
}

public abstract class ColdDrink implements Item {
 
    @Override
    public Packing packing() {
       return new Bottle();
    }
 
    @Override
    public abstract float price();
}

​​​​​​​步骤四:

创建扩展了 Burger 和 ColdDrink 的实体类。为Burger与ColdDrink 具体的产品,如鸡肉汉堡,可口可乐...
VegBurger.java、ChickenBurger.java、Coke.java、Pepsi.java​​​​​​​

public class VegBurger extends Burger {
 
   @Override
   public float price() {
      return 25.0f;
   }
 
   @Override
   public String name() {
      return "Veg Burger";
   }
}
public class ChickenBurger extends Burger {
 
   @Override
   public float price() {
      return 50.5f;
   }
 
   @Override
   public String name() {
      return "Chicken Burger";
   }
}
public class Coke extends ColdDrink {
 
   @Override
   public float price() {
      return 30.0f;
   }
 
   @Override
   public String name() {
      return "Coke";
   }
}
public class Pepsi extends ColdDrink {
 
   @Override
   public float price() {
      return 35.0f;
   }
 
   @Override
   public String name() {
      return "Pepsi";
   }
}

步骤五:
创建一个 Meal 类,带有上面定义的 Item 对象。
Meal.java

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class Meal {
   private List<Item> items = new ArrayList<Item>();    
 
   public void addItem(Item item){
      items.add(item);
   }
 
   public float getCost(){
      float cost = 0.0f;
      for (Item item : items) {
         cost += item.price();
      }        
      return cost;
   }
 
   public void showItems(){
      for (Item item : items) {
         System.out.print("Item : "+item.name());
         System.out.print(", Packing : "+item.packing().pack());
         System.out.println(", Price : "+item.price());
      }        
   }    
}

​​​​​​​步骤六:

创建一个 MealBuilder 类,实际的 builder 类负责创建 Meal 对象
MealBuilder.java

public class MealBuilder {
 
   public Meal prepareVegMeal (){
      Meal meal = new Meal();
      meal.addItem(new VegBurger());
      meal.addItem(new Coke());
      return meal;
   }   
 
   public Meal prepareNonVegMeal (){
      Meal meal = new Meal();
      meal.addItem(new ChickenBurger());
      meal.addItem(new Pepsi());
      return meal;
   }
}

​​​​​​​步骤七:

BuiderPatternDemo 使用 MealBuilder 来演示建造者模式(Builder Pattern)。
BuilderPatternDemo.java

public class BuilderPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      MealBuilder mealBuilder = new MealBuilder();
 
      Meal vegMeal = mealBuilder.prepareVegMeal();
      System.out.println("Veg Meal");
      vegMeal.showItems();
      System.out.println("Total Cost: " +vegMeal.getCost());
 
      Meal nonVegMeal = mealBuilder.prepareNonVegMeal();
      System.out.println("\n\nNon-Veg Meal");
      nonVegMeal.showItems();
      System.out.println("Total Cost: " +nonVegMeal.getCost());
   }
}

​​​​​​​输出结果:

Veg Meal
Item : Veg Burger, Packing : Wrapper, Price : 25.0
Item : Coke, Packing : Bottle, Price : 30.0
Total Cost: 55.0
Non-Veg Meal
Item : Chicken Burger, Packing : Wrapper, Price : 50.5
Item : Pepsi, Packing : Bottle, Price : 35.0
Total Cost: 85.5

总结:关于Builder模式,我们一定要分清和模板方法的区别,其实就是到底谁承担了"监工"的责任,在模板方法中父类承担了这个责任,而在Builder模式中,有另外一个专门的类来完成这样的操作,这样做的好处是类的隔离。

注:本文内容主要参考了 

之设计模式章节

https://www.runoob.com/design-pattern/builder-pattern.html


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