簡說設計模式——建造者模式

一、什么是建造者模式

　　我們先說一個生活中的小例子，當我們在外面飯店吃飯時，比如點個水煮肉片，這家店可能會辣一點、那家店可能會咸一點、對面那家可能放青菜、隔壁那家可能放菠菜，每家店做出來的都不一樣，明明都是水煮肉片卻有不同的做法，如果都一樣就不會說這家難吃那家好吃了。那再看快餐店，比如KFC，我們點個至尊蝦堡，所有人不管在哪個城市哪家店，做法、味道都是一樣的，為什么呢，因為它用料、時間、溫度等等都是嚴格規定的，我們只需要下訂單就行了，這就是一個建造者模式。

       建造者模式（Builder），將一個復雜的對象的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以創建不同的表示。UML結構圖如下：

       其中，Director為指揮者/導演類，負責安排已有模塊的順序，然后告訴Builder開始建造；Builder是抽象建造者，規范產品的組建，一般由子類實現；ConcreteBuilder是具體建造者，實現抽象類定義的所有方法，並且返回一個組建好的對象；Product是產品類，通常實現了模板方法模式。

    1. Director類

       導演類起到封裝的作用，避免高層模塊深入到建造者內部的實現類。在建造者模式比較龐大時，導演類可以有多個。

public class Director {
    
    public void Construct(Builder builder) {
        builder.BuildPartA();
        builder.BuildPartB();
    }

}

    2. Builder類

       抽象建造者類，確定產品由兩個部件PartA和PartB組成，並聲明一個得到產品建造后結果的方法getResult()。

public abstract class Builder {
    
    public abstract void BuildPartA();        //產品的A部件
    public abstract void BuildPartB();        //產品的B部件
    public abstract Product getResult();    //獲取產品建造后結果

}

    3. ConcreteBuilder類

       具體建造者類，有幾個產品類就有幾個具體的建造者，而且這多個產品類具有相同的接口或抽象類。這里給出一個產品類的樣例，多個產品類同理。

public class ConcreteBuilder1 extends Builder {

    private Product product = new Product();
    
    //設置產品零件
    @Override
    public void BuildPartA() {
        product.add("部件A");
    }

    @Override
    public void BuildPartB() {
        product.add("部件B");
    }

    //組建一個產品
    @Override
    public Product getResult() {
        return product;
    }

}

    4. Client客戶端

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        
        Director director = new Director();
        Builder builder1 = new ConcreteBuilder1();
        Builder builder2 = new ConcreteBuilder2();
        
        //指揮者用ConcreteBuilder1的方法來建造產品
        director.Construct(builder1);
        Product product1 = builder1.getResult();
        product1.show();
        
        //指揮者用ConcreteBuilder2的方法來建造產品
        director.Construct(builder2);
        Product product2 = builder2.getResult();
        product2.show();
        
    }
    
}

       運行結果如下：

二、建造者模式的應用

    1. 何時使用

• 一個基本部件不會變，而其組合經常變化的時候

    2. 優點

• 封裝性。是客戶端不必知道產品內部組成的細節。
• 建造者獨立，易擴展。
• 便於控制細節風險。可以對建造過程逐步細化，而不對其他模塊產生任何影響。

    3. 缺點

• 產品必須有共同點，范圍有限制。
• 如果內部變化復雜，會有很多建造類。

    4. 使用場景

• 相同的方法，不同的執行順序，產生不同的事件結果時。
• 需要生成的對象具有復雜的內部結構時。
• 多個部件或零件，都可以裝配到一個對象中，但產生的結果又不相同時。

    5. 與工廠模式的區別

• 建造者模式更關注於零件裝配的順序

    6. 應用實例

• KFC的食品制作流程，原料多少克、加熱幾分鍾等都有嚴格的規定，我們只需點餐即可，無論在哪里點的都是一樣的。
• 去KFC吃漢堡、薯條、炸雞等，這些單品是不變的，其組合是經常改變的，也就是所謂的“套餐”。
• Java中的StringBuilder/StringBuffer。

三、建造者模式的實現

       下面我們看一個KFC點套餐的例子，我們點餐可以點一個漢堡和一個冷飲，漢堡可以是雞肉漢堡、蝦堡等等，是裝在盒子中的，冷飲可以是可樂、雪碧等等，是裝在瓶子中的。下面我們來用建造者模式對其進行組合，用戶只需提交訂單即可，UML圖如下：

    1. Item接口

       創建一個表示食物條目和食物包裝的接口。

public interface Item {

    //獲取食物名稱
    public String getName();
    //獲取包裝
    public Packing packing();
    //獲取價格
    public float getPrice();
    
}

public interface Packing {

    //獲取包裝類型
    public String getPack();
    
}

    2. 包裝類

       實現Packing接口的實現類。Wapper為紙盒包裝，Bottle為瓶裝。

public class Wrapper implements Packing {

    @Override
    public String getPack() {
        return "紙盒";
    }

}

public class Bottle implements Packing {

    @Override
    public String getPack() {
        return "紙杯";
    }

}

    3. 食品類

       創建實現Item接口的抽象類。Burger為漢堡，Drink為飲品。

public abstract class Burger implements Item {

    @Override
    public Packing packing() {
        return new Wrapper();
    }
    
    @Override
    public abstract float getPrice();
    
}

public abstract class Drink implements Item {

    @Override
    public Packing packing() {
        return new Bottle();
    }
    
    @Override
    public abstract float getPrice();
    
}

    4. 具體食品類

       創建擴展了Burger和Drink的具體實現類。這里簡單的就設為Burger1、Burger2、Drink1、Drink2。各寫一個，多余的就不贅述了。

public class Burger1 extends Burger {

    @Override
    public String getName() {
        return "漢堡1";
    }

    @Override
    public float getPrice() {
        return 25.0f;
    }

}

public class Drink1 extends Drink {

    @Override
    public String getName() {
        return "飲品1";
    }

    @Override
    public float getPrice() {
        return 15.0f;
    }

}

    5. Meal類

public class Meal {
    
    private List<Item> items = new ArrayList<>();
    
    public void addItem(Item item) {
        items.add(item);
    }
    
    //獲取總消費
    public float getCost() {
        float cost = 0.0f;
        
        for (Item item : items) {
            cost += item.getPrice();
        }
        
        return cost;
    }
    
    public void showItem() {
        for (Item item : items) {
            System.out.print("餐品：" + item.getName());
            System.out.print("，包裝：" + item.packing().getPack());
            System.out.println("，價格：￥" + item.getPrice());
        }
    }

}

    6. 指揮者

public class MealBuilder {

    //訂單1
    public Meal order1() {
        Meal meal = new Meal();
        meal.addItem(new Burger1());
        meal.addItem(new Drink1());
        
        return meal;
    }
    
    //訂單2
    public Meal order2() {
        Meal meal = new Meal();
        meal.addItem(new Burger2());
        meal.addItem(new Drink2());
        
        return meal;
    }
    
}

    7. Client客戶端

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        MealBuilder mealBuilder = new MealBuilder();
        
        //獲取第一個訂單
        Meal order1 = mealBuilder.order1();
        System.out.println("------order1------");
        order1.showItem();
        System.out.println("總額：￥" + order1.getCost());
        
        //獲取第二個訂單
        Meal order2 = mealBuilder.order2();
        System.out.println("------order2------");
        order2.showItem();
        System.out.println("總額：￥" + order2.getCost());
    }
    
}

       運行結果如下：

 

       源碼地址：https://gitee.com/adamjiangwh/GoF