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Java设计模式学习笔记—建造者模式

前言

目前设计模式学习主要基于菜鸟教程的设计模式,后期不排除会追加从其他地方学来内容。

文章最后“Java设计模式笔记示例代码整合”为本系列代码整合,所有代码均为个人手打并运行测试,不定期更新。本节内容位于其Builder包(package)中。

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。

风语:感觉这个就是一个个简单的对象经过一层层递进式组合创建,最终形成一个复杂对象,这个是到目前接触到的设计模式中创建底层对象最多的一个。

资料卡片

基础资料卡

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

  • 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"。
  • JAVA 中的 StringBuilder。

优点

  • 建造者独立,易扩展。
  • 便于控制细节风险。

缺点

  • 产品必须有共同点,范围有限制。
  • 如内部变化复杂,会有很多的建造类。

使用场景

  • 需要生成的对象具有复杂的内部结构。
  • 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。

具体实现

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

1、创建一个表示食物条目(Item)和食物包装(Packing)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();
}

2、创建实现 Packing 接口的实体类。

Wrapper.java

纸盒包装,用于之后包装汉堡

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

Bottle.java

瓶子包装,用于之后包装冷饮

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

3、创建实现 Item 接口的抽象类,该类提供了默认的功能。

Burger.java

汉堡的抽象类

public abstract class Burger implements Item{
    //包装-返回Wrapper,即纸盒包装
    public Packing packing(){
        return new Wrapper();
    }

    //价格
    public abstract float price();
}

ColdDrink.java

冷饮的抽象类

public abstract class ColdDrink implements Item{
    //包装-返回Bottle,即瓶子包装
    public Packing packing(){
        return new Bottle();
    }
    //价格
    public abstract float price();
}

4、创建扩展了 Burger 和 ColdDrink 的实体类。

VegBurger.java

素食汉堡实体类

public class VegBurger extends Burger {
    //名称
    public String name() {
        return "Veg Burger";
    }
    //价格
    public float price() {
        return 25.0f;
    }
}

ChickenBurger.java

鸡肉汉堡实体类

public class ChickenBurger extends Burger {
    public String name() {
        return "Chicken Burger";
    }

    public float price() {
        return 50.5f;
    }
}

Coke.java

可口可乐

public class Coke extends ColdDrink {
    public String name() {
        return "Coke";
    }

    public float price() {
        return 30.0f;
    }
}

Pepsi.java

百事可乐

public class Pepsi extends ColdDrink {
    public String name() {
        return "Pepsi";
    }

    public float price() {
        return 35.0f;
    }
}

5、创建一个 Meal 类,带有上面定义的 Item 对象。

Meal.java

菜单类

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(",Prize : "+item.price());
        }
    }
}

6、创建一个 MealBuilder 类,实际的 builder 类负责创建 Meal 对象。

MealBuilder.java

用于创建菜单的最终实体类,也就是食物链的最顶层。

public class MealBuilder {
    //素食汉堡+可口可乐套餐
    public Meal prepareVegMeal(){
        Meal meal = new Meal();
        meal.addItem(new VegBurger());
        meal.addItem(new Coke());
        return meal;
    }
    //鸡肉汉堡+百事可乐套餐
    public Meal prepareNonVegMeal(){
        Meal meal = new Meal();
        meal.addItem(new ChickenBurger());
        meal.addItem(new Pepsi());
        return meal;
    }

}

7、BuiderPatternDemo 使用 MealBuider 来演示建造者模式(Builder Pattern)。

BuilderPatternDemo.java

public class BuiderPatternDemo {
    public static void main(String[] args){
        MealBuilder mealBuilder = new MealBuilder();
        //创建一个 素食汉堡+可口可乐套餐 菜单
        Meal vegMeal = mealBuilder.prepareVegMeal();
        System.out.println("Veg Meal");
        vegMeal.showItems();
        System.out.println("Total Cost : "+vegMeal.getCost());

        //创建一个 鸡肉汉堡+百事可乐套餐 菜单
        Meal nonVegmeal = mealBuilder.prepareNonVegMeal();
        System.out.println("\n\nNon-Veg Meal");
        nonVegmeal.showItems();
        System.out.println("Total Cost : "+nonVegmeal.getCost());
    }
}

8、验证输出。

Veg Meal

Item : Veg Burger,Packing : Wrapper,Prize : 25.0

Item : Coke,Packing : Bottle,Prize : 30.0

Total Cost : 55.0

 

Non-Veg Meal

Item : Chicken Burger,Packing : Wrapper,Prize : 50.5

Item : Pepsi,Packing : Bottle,Prize : 35.0

Total Cost : 85.5

Java设计模式笔记示例代码整合

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