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【设计模式】创建型模式（四）：建造者模式

article 2024/11/15 10:16:04

创建型模式（四）：建造者模式

  • 1.概念
  • 2.案例
  • 3.优化

1.概念

建造者模式 是一种创建型设计模式，它允许你创建复杂对象的步骤与表示方式相分离。

建造者模式是一种创建型设计模式，它的主要目的是将一个复杂对象的 构建过程 与其 表示 相分离，从而可以创建具有不同表示形式的对象。

概要
说明
意图将一个复杂的构建过程与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
主要解决在软件系统中，一个复杂对象的创建通常由多个部分组成，这些部分的组合经常变化，但组合的算法相对稳定。
何时使用当一些基本部件不变，而其组合经常变化时。
如何解决将变与不变的部分分离开。
关键代码1️⃣ 建造者：创建并提供实例。
2️⃣ 导演：管理建造出来的实例的依赖关系和控制构建过程。
应用实例1️⃣ 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，生成出不同的 “套餐”。
2️⃣ Java 中的 StringBuilder。
优点1️⃣ 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。
2️⃣ 可以更好地控制构建过程，隐藏具体构建细节。
3️⃣ 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1️⃣ 如果产品的属性较少，建造者模式可能会导致代码冗余。
2️⃣ 增加了系统的类和对象数量。
使用场景1️⃣ 需要生成的对象具有复杂的内部结构。
2️⃣ 需要生成的对象内部属性相互依赖。
注意事项与工厂模式的区别是：建造者模式更加关注于零件装配的顺序。

建造者模式包含以下几个主要角色：

  • 指导者（Director）：负责调用建造者的方法来构建产品，指导者并不了解具体的构建过程，只关心产品的构建顺序和方式。
  • 抽象建造者（Builder）：定义了构建产品的抽象接口，包括构建产品的各个部分的方法。
  • 具体建造者（Concrete Builder）：实现抽象建造者接口，具体确定如何构建产品的各个部分，并负责返回最终构建的产品。
  • 产品（Product）：要构建的复杂对象。产品类通常包含多个部分或属性。

在这里插入图片描述

2.案例

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。

在这里插入图片描述

  • 1️⃣ Item.java、Packing.java：创建一个表示 食物条目 和 食物包装 的接口。
public interface Item {
   public String name();
   public Packing packing();
   public float price();    
}

public interface Packing {
   public String pack();
}
  • 2️⃣ Wrapper.java、Bottle.java：创建实现 Packing 接口的实体类。
public class Wrapper implements Packing {
 
   @Override
   public String pack() {
      return "Wrapper";
   }
}

public class Bottle implements Packing {
 
   @Override
   public String pack() {
      return "Bottle";
   }
}
  • 3️⃣ Burger.java、ColdDrink.java：创建实现 Item 接口的抽象类，该类提供了默认的功能。
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();
}
  • 4️⃣ VegBurger.java、ChickenBurger.java、Coke.java、Pepsi.java：创建扩展了 Burger 和 ColdDrink 的实体类。
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";
   }
}
  • 5️⃣ Meal.java：创建一个 Meal 类，带有上面定义的 Item 对象。
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());
      }        
   }    
}
  • 6️⃣ MealBuilder.java：创建一个 MealBuilder 类，实际的 Builder 类负责创建 Meal 对象。
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;
   }
}
  • 7️⃣ BuilderPatternDemo.java：BuiderPatternDemo 使用 MealBuilder 来演示建造者模式（Builder Pattern）。
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());
   }
}
  • 8️⃣ 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

3.优化

我们将第 2 节中的步骤 6️⃣ 和 7️⃣ 拆解一下，使之更清晰。

  • 指导者
public class Director {    
    public void Constuct(Builder builder){        
        builder.prepareVegMeal();        
        builder.prepareNonVegMeal();    
    }
}
  • 抽象建造者
public class Builder {    
    public Meal meal = new Meal();    
    public void prepareVegMeal() {};    
    public void prepareNonVegMeal() {};    
    public Meal getMeal() { return null };
};
  • 具体建造者 1
public class VegMealBuilder extends Builder{
	@Override    
    public void prepareVegMeal() {        
        meal.addItem(new VegBurger());        
        meal.addItem(new Coke());
    }
    
    @Override    
    public void prepareNonVegMeal() { }    
    
    @Override
    public Meal getMeal() {        
        return meal;    
    }
}
  • 具体建造者 2
public class NonVegMealBuilder extends Builder {    
    @Override    
    public void prepareVegMeal() { }    
    
    @Override    
    public void prepareNonVegMeal() {        
        meal.addItem(new ChickenBurger());        
        meal.addItem(new Pepsi());    
    }    
   
    @Override   
    public Meal getMeal() {        
        return meal;    
    }
}
  • Client
public class Test {    
    @Test    
    public void BuilderPatternDemo() {
    	// 创建指挥者        
        Director director = new Director();        
        
        // 创建建造者
        VegMealBuilder b1 = new VegMealBuilder();        
        NonVegMealBuilder b2 = new NonVegMealBuilder();        
        
        // 注入建造者，然后指挥者构建午餐
        director.Constuct(b1);        
        director.Constuct(b2);        
        
        // 获取构建好的 Meal 对象
        Meal vegMeal = b1.getMeal();        
        System.out.println("Veg Meal");        
        vegMeal.showItems();        
        System.out.println("Total Cost: " +vegMeal.getCost());        
        
        // 获取构建好的 Meal 对象
        Meal nonVegMeal = b2.getMeal();        
        System.out.println("\n\nNon-Veg Meal");        
        nonVegMeal.showItems();       
        System.out.println("Total Cost: " +nonVegMeal.getCost());    
    }
}

http://www.kler.cn/a/313463.html

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