建造者模式


建造者模式(Builder Pattern)使用多個簡單的物件一步一步建構成一個複雜的物件。這種類型的設計模式屬於創建型模式,它提供了一種創建物件的最佳方式。

一個 Builder 類別會一步一步建構最終的物件。該 Builder 類別是獨立於其他物件的。

介紹

意圖:將一個複雜的建構與其表示相分離,使得同樣的建構過程可以創建不同的表示。

主要解決:主要解決在軟體系統中,有時候面臨著"一個複雜物件"的創建工作,其通常由各個部分的子物件用一定的演算法構成;由於需求的變化,這個複雜物件的各個部分經常面臨著劇烈的變化,但是將它們組合在一起的演算法卻相對穩定。

何時使用:有些基本部件不會改變,而其組合經常改變的時候。

如何解決:將變與不變分離開。

關鍵程式碼:建造者:建立和提供實例,導演:管理建造出來的實例的依賴關係。

應用實例:1、去肯德基,漢堡、可樂、薯條、炸雞翅等是不變的,而其組合是經常變化的,生成出所謂的"套餐" 。 2、JAVA 中的 StringBuilder。

優點:1、建造者獨立,易擴充。 2、便於控制細節風險。

缺點:1、產品必須有共同點,範圍有限制。 2.如內部變化複雜,會有很多的建造類。

使用場景:1、需要產生的物件具有複雜的內部結構。 2、需要產生的物件內部屬性本身相互依賴。

注意事項:與工廠模式的差異是:建造者模式更專注於與零件組裝的順序。

實現

我們假設一個快餐店的商業案例,其中,一個典型的套餐可以是一個漢堡(Burger)和一杯冷飲(Cold drink)。漢堡(Burger)可以是素食漢堡(Veg Burger)或雞肉漢堡(Chicken Burger),它們是包在紙盒中。冷飲(Cold drink)可以是可口可樂(coke)或百事可樂(pepsi),它們是裝在瓶子裡。

我們將創建一個表示食物條目(例如漢堡和冷飲)的Item 介面和實作Item 介面的實體類,以及一個表示食物包裝的Packing 介面與實作Packing 介面的實體類,漢堡是包在紙匣中,冷飲是裝在瓶子裡。

然後我們創建一個Meal 類,帶有ItemArrayList 和一個透過結合Item 來創建不同類型的Meal 物件的MealBuilderBuilderPatternDemo,我們的示範類別使用 MealBuilder 來建立一個 Meal

builder_pattern_uml_diagram.jpg

步驟 1

建立一個表示食物條目和食物包裝的介面。

Item.java

public interface Item {
   public String name();
   public Packing packing();
   public float price();	
}

Packing.java

public interface Packing {
   public String pack();
}

步驟2

建立實作Packing 接口的實體類別。

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";
   }
}

步驟3

建立實作Item 接口的抽象類,該類別提供了預設的功能。

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();
}

步驟4

建立擴充了Burger和ColdDrink 的實體類別。

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";
   }
}

步驟5

建立一個Meal 類,並帶有上面定義的Item 物件。

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());
      }		
   }	
}

步驟 6

建立一個 MealBuilder 類,實際的 builder 類別負責建立 Meal 物件。

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;
   }
}

步驟 7

BuiderPatternDemo 使用 MealBuider 來示範建造者模式(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());
   }
}

步驟 8

驗證輸出。

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