创建型模式(四):建造者模式
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。
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。
- 1️⃣
Item.java
、Packing.java
:创建一个表示 食物条目 和 食物包装 的接口。
java
public interface Item {
public String name();
public Packing packing();
public float price();
}
java
public interface Packing {
public String pack();
}
- 2️⃣
Wrapper.java
、Bottle.java
:创建实现 Packing 接口的实体类。
java
public class Wrapper implements Packing {
@Override
public String pack() {
return "Wrapper";
}
}
java
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。
java
public abstract class Burger implements Item {
@Override
public Packing packing() {
return new Wrapper();
}
@Override
public abstract float price();
}
java
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。
java
public class VegBurger extends Burger {
@Override
public float price() {
return 25.0f;
}
@Override
public String name() {
return "Veg Burger";
}
}
java
public class ChickenBurger extends Burger {
@Override
public float price() {
return 50.5f;
}
@Override
public String name() {
return "Chicken Burger";
}
}
java
public class Coke extends ColdDrink {
@Override
public float price() {
return 30.0f;
}
@Override
public String name() {
return "Coke";
}
}
java
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。
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());
}
}
}
- 6️⃣
MealBuilder.java
:创建一个 MealBuilder 类,实际的Builder
类负责创建 Meal 对象。
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;
}
}
- 7️⃣
BuilderPatternDemo.java
:BuiderPatternDemo 使用 MealBuilder 来演示建造者模式(Builder Pattern)。
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());
}
}
-
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: 55.0Non-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
java
public class Director {
public void Constuct(Builder builder){
builder.prepareVegMeal();
builder.prepareNonVegMeal();
}
}
- 抽象建造者
java
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
java
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
java
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
java
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());
}
}