建造者模式

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2023-12-01

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：

1、建造者独立，易扩展。

2、便于控制细节风险。

缺点：

1、产品必须有共同点，范围有限制。

2、如内部变化复杂，会有很多的建造类。

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。

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，我们的演示类使用 MealBuilder 来创建一个 Meal。建造者模式的 UML 图

步骤 1

创建一个表示食物条目和食物包装的接口。

Item.java

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

Packing.java

public interface Packing {
    public String pack();
}

步骤 2

创建实现 Packing 接口的实体类。

Wrapper.java

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

Bottle.java

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

步骤 3

创建实现 Item 接口的抽象类，该类提供了默认的功能。

Burger.java

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

ColdDrink.java

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

步骤 4

创建扩展了 Burger 和 ColdDrink 的实体类。

VegBurger.java

public class VegBurger extends Burger {
    @Override
    public float price() {
        return 25.0f;
    }
    @Override
    public String name() {
        return "Veg Burger";
    }
}

ChickenBurger.java

public class ChickenBurger extends Burger {
    @Override
    public float price() {
        return 50.5f;
    }
    @Override
    public String name() {
        return "Chicken Burger";
    }
}

Coke.java

public class Coke extends ColdDrink {
    @Override
    public float price() {
        return 30.0f;
    }
    @Override
    public String name() {
        return "Coke";
    }
}

Pepsi.java

public class Pepsi extends ColdDrink {
    @Override
    public float price() {
        return 35.0f;
    }
    @Override
    public String name() {
        return "Pepsi";
    }
}

步骤 5

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 ListItem> items = new ArrayListItem>();
    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 6

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 7

BuiderPatternDemo 使用 MealBuider 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());
    }
}

步骤 8

执行程序，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