设计模式笔记 – 建造者模式
建造者模式（Builder Pattern）使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。一个Builder类会一步一步构造最终的对象。该Builder类是独立于其他对象的。
介绍
- 意图： 将一个复杂的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
- 主要解决： 主要解决在软件系统中，有时候面临着"一个复杂对象"的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。
- 何时使用： 一些基本部件不会变，而其组合经常变化的时候。
- 如何解决： 将变与不变分离开。
- 关键代码： 建造者：创建和提供实例，导演：管理建造出来的实例的依赖关系。
- 优点： 1、建造者独立，易扩展。 2、便于控制细节风险。
- 缺点： 1、产品必须有共同点，范围有限制。 2、如内部变化复杂，会有很多的建造类。
- 应用实例： 1、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，生成出所谓的"套餐"。 2、JAVA 中的 StringBuilder。
- 使用场景： 1、需要生成的对象具有复杂的内部结构。 2、需要生成的对象内部属性本身相互依赖。
- 注意事项： 与工厂模式的区别是：建造者模式更加关注与零件装配的顺序。
示例
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，我们的演示类使用 MealBuilder 来创建一个 Meal。
Java 实现
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();
}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";
}
}创建实现Item接口的抽象类，提供默认功能
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();
}创建拓展了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";
}
}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());
}
}
}创建一个MealBuilder类，实际的builder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;
}
}演示建造者模式
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());
}
}Python 实现
import abc
class Packing(abc.ABC):
@abc.abstractmethod
def pack(self) -> str: ...
class Item(abc.ABC):
@abc.abstractmethod
def name(self) -> str: ...
@abc.abstractmethod
def packing(self) -> Packing: ...
@abc.abstractmethod
def price(self) -> float: ...
class Wrapper(Packing):
def pack(self):
return "Wrapper"
class Bottle(Packing):
def pack(self):
return "Bottle"
class Burger(Item, abc.ABC):
def packing(self):
return Wrapper()
class ColdDrink(Item, abc.ABC):
def packing(self):
return Bottle()
class VegBurger(Burger):
def name(self):
return "Veg Burger"
def price(self):
return 25.
class ChickenBurger(Burger):
def name(self):
return "Chicken Burger"
def price(self):
return 50.5
class Coke(ColdDrink):
def name(self):
return "Coke"
def price(self):
return 30.
class Pepsi(ColdDrink):
def name(self):
return "Pepsi"
def price(self):
return 35.
class Meal(object):
def __init__(self):
self.__items = []
def add_item(self, item):
self.__items.append(item)
def get_cost(self) -> float:
return sum([item.price() for item in self.__items])
def show_items(self):
for item in self.__items:
print(f"Item: {item.name()}, "
f"Packing: {item.packing().pack()}, "
f"Price: {item.price()}")
class MealBuilder(object):
def prepare_veg_meal(self) -> Meal:
meal = Meal()
meal.add_item(VegBurger())
meal.add_item(Coke())
return meal
def prepare_non_veg_meal(self) -> Meal:
meal = Meal()
meal.add_item(ChickenBurger())
meal.add_item(Pepsi())
return meal
if __name__ == "__main__":
meal_builder = MealBuilder()
veg_meal = meal_builder.prepare_veg_meal()
print("Veg Meal")
veg_meal.show_items()
print(f"Total Cost: {veg_meal.get_cost()}")
non_veg_meal = meal_builder.prepare_non_veg_meal()
print("\n\nNon-Veg Meal")
non_veg_meal.show_items()
print(f"Total Cost: {non_veg_meal.get_cost()}")
