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

[toggle hide=“no” title=“基础资料卡” color=""]

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

[callout class=“info” title=""]

• 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。

[/callout]

优点

[callout class=“success” title=""]

• 建造者独立，易扩展。
• 便于控制细节风险。

[/callout]

缺点

[callout class=“danger” title=""]

• 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。

[/callout]

使用场景

[callout class=“info” title=""]

• 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。

[/callout]

注意事项

[callout class=“danger” title=""] 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。 [/callout] [/toggle]

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 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。

1、创建一个表示食物条目（Item）和食物包装（Packing）的接口。

Item.java

1
public interface Item {
2
    public String name();
3
    public Packing packing();
4
    public float price();
5
}

Packing.java

1
public interface Packing {
2
    public String pack();
3
}

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

1
public class Wrapper implements Packing {
2
    public String pack() {
3
        return "Wrapper";
4
    }
5
}

Bottle.java 瓶子包装，用于之后包装冷饮

1
public class Bottle implements Packing{
2
    public String pack() {
3
        return "Bottle";
4
    }
5
}

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

1
public abstract class Burger implements Item{
2
    //包装-返回Wrapper，即纸盒包装
3
    public Packing packing(){
4
        return new Wrapper();
5
    }
6

7
    //价格
8
    public abstract float price();
9
}

ColdDrink.java 冷饮的抽象类

1
public abstract class ColdDrink implements Item{
2
    //包装-返回Bottle，即瓶子包装
3
    public Packing packing(){
4
        return new Bottle();
5
    }
6
    //价格
7
    public abstract float price();
8
}

4、创建扩展了 Burger 和 ColdDrink 的实体类。

VegBurger.java 素食汉堡实体类

1
public class VegBurger extends Burger {
2
    //名称
3
    public String name() {
4
        return "Veg Burger";
5
    }
6
    //价格
7
    public float price() {
8
        return 25.0f;
9
    }
10
}

ChickenBurger.java 鸡肉汉堡实体类

1
public class ChickenBurger extends Burger {
2
    public String name() {
3
        return "Chicken Burger";
4
    }
5

6
    public float price() {
7
        return 50.5f;
8
    }
9
}

Coke.java 可口可乐

1
public class Coke extends ColdDrink {
2
    public String name() {
3
        return "Coke";
4
    }
5

6
    public float price() {
7
        return 30.0f;
8
    }
9
}

Pepsi.java 百事可乐

1
public class Pepsi extends ColdDrink {
2
    public String name() {
3
        return "Pepsi";
4
    }
5

6
    public float price() {
7
        return 35.0f;
8
    }
9
}

5、创建一个 Meal 类，带有上面定义的 Item 对象。

Meal.java 菜单类

1
public class Meal {
2
    private List<Item> items = new ArrayList<Item>();
3

4
    public void addItem(Item item){
5
        items.add(item);
6
    }
7

8
    public float getCost(){
9
        float cost = 0.0f;
10
        for (Item item:items){
11
            cost += item.price();
12
        }
13
        return cost;
14
    }
15

16
    public void showItems(){
17
        for(Item item:items){
18
            System.out.print("Item : "+item.name());
19
            System.out.print(",Packing : "+item.packing().pack());
20
            System.out.println(",Prize : "+item.price());
21
        }
22
    }
23
}

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。

1
public class MealBuilder {
2
    //素食汉堡+可口可乐套餐
3
    public Meal prepareVegMeal(){
4
        Meal meal = new Meal();
5
        meal.addItem(new VegBurger());
6
        meal.addItem(new Coke());
7
        return meal;
8
    }
9
    //鸡肉汉堡+百事可乐套餐
10
    public Meal prepareNonVegMeal(){
11
        Meal meal = new Meal();
12
        meal.addItem(new ChickenBurger());
13
        meal.addItem(new Pepsi());
14
        return meal;
15
    }
16

17
}

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

BuilderPatternDemo.java

1
public class BuiderPatternDemo {
2
    public static void main(String[] args){
3
        MealBuilder mealBuilder = new MealBuilder();
4
        //创建一个 素食汉堡+可口可乐套餐 菜单
5
        Meal vegMeal = mealBuilder.prepareVegMeal();
6
        System.out.println("Veg Meal");
7
        vegMeal.showItems();
8
        System.out.println("Total Cost : "+vegMeal.getCost());
9

10
        //创建一个 鸡肉汉堡+百事可乐套餐 菜单
11
        Meal nonVegmeal = mealBuilder.prepareNonVegMeal();
12
        System.out.println("\n\nNon-Veg Meal");
13
        nonVegmeal.showItems();
14
        System.out.println("Total Cost : "+nonVegmeal.getCost());
15
    }
16
}

8、验证输出。

[callout class=“info” title=""] 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 [/callout]