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建造者模式


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 ItemArrayList 和一个通过结合 Item 来创建不同类型的 Meal 对象的 MealBuilderBuilderPatternDemo,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 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 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

验证输出。

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