9.23

晨观夕發表於2024-10-29

建造者模式

建造者模式是一種建立型設計模式，它允許你建立複雜物件的步驟與表示方式相分離。

建造者模式是一種建立型設計模式，它的主要目的是將一個複雜物件的構建過程與其表示相分離，從而可以建立具有不同表示形式的物件。

概要

意圖

將一個複雜的構建過程與其表示相分離，使得同樣的構建過程可以建立不同的表示。

主要解決

在軟體系統中，一個複雜物件的建立通常由多個部分組成，這些部分的組合經常變化，但組合的演算法相對穩定。

何時使用

當一些基本部件不變，而其組合經常變化時。

如何解決

將變與不變的部分分離開。

關鍵程式碼

  • 建造者：建立並提供例項。
  • 導演：管理建造出來的例項的依賴關係和控制構建過程。

應用例項

  • 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，生成出不同的"套餐"。
  • Java 中的 StringBuilder。

優點

  • 分離構建過程和表示，使得構建過程更加靈活，可以構建不同的表示。
  • 可以更好地控制構建過程，隱藏具體構建細節。
  • 程式碼複用性高，可以在不同的構建過程中重複使用相同的建造者。

缺點

  • 如果產品的屬性較少，建造者模式可能會導致程式碼冗餘。
  • 增加了系統的類和物件數量。

使用場景

  • 需要生成的物件具有複雜的內部結構。
  • 需要生成的物件內部屬性相互依賴。

注意事項

與工廠模式的區別是：建造者模式更加關注於零件裝配的順序。

結構

建造者模式包含以下幾個主要角色：

  • 產品（Product）：要構建的複雜物件。產品類通常包含多個部分或屬性。

  • 抽象建造者（Builder）：定義了構建產品的抽象介面，包括構建產品的各個部分的方法。

  • 具體建造者（Concrete Builder）：實現抽象建造者介面，具體確定如何構建產品的各個部分，並負責返回最終構建的產品。

  • 指導者（Director）：負責呼叫建造者的方法來構建產品，指導者並不瞭解具體的構建過程，只關心產品的構建順序和方式。

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），它們是裝在瓶子中。

我們將建立一個表示食物條目（比如漢堡和冷飲）的 Item 介面和實現 Item 介面的實體類，以及一個表示食物包裝的 Packing 介面和實現 Packing 介面的實體類，漢堡是包在紙盒中，冷飲是裝在瓶子中。

然後我們建立一個 Meal 類，帶有 Item 的 ArrayList 和一個透過結合 Item 來建立不同型別的 Meal 物件的 MealBuilder。BuilderPatternDemo 類使用 MealBuilder 來建立一個 Meal。

建造者模式的 UML 圖

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

建立實現 Packing 介面的實體類。

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

建立實現 Item 介面的抽象類，該類提供了預設的功能。

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

建立擴充套件了 Burger 和 ColdDrink 的實體類。

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，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 MealBuilder 來演示建造者模式（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

執行程式，輸出結果：

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

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