简说设计模式——建造者模式

一、什么是建造者模式

　　我们先说一个生活中的小例子，当我们在外面饭店吃饭时，比如点个水煮肉片，这家店可能会辣一点、那家店可能会咸一点、对面那家可能放青菜、隔壁那家可能放菠菜，每家店做出来的都不一样，明明都是水煮肉片却有不同的做法，如果都一样就不会说这家难吃那家好吃了。那再看快餐店，比如KFC，我们点个至尊虾堡，所有人不管在哪个城市哪家店，做法、味道都是一样的，为什么呢，因为它用料、时间、温度等等都是严格规定的，我们只需要下订单就行了，这就是一个建造者模式。

       建造者模式（Builder），将一个复杂的对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。UML结构图如下：

       其中，Director为指挥者/导演类，负责安排已有模块的顺序，然后告诉Builder开始建造；Builder是抽象建造者，规范产品的组建，一般由子类实现；ConcreteBuilder是具体建造者，实现抽象类定义的所有方法，并且返回一个组建好的对象；Product是产品类，通常实现了模板方法模式。

    1. Director类

       导演类起到封装的作用，避免高层模块深入到建造者内部的实现类。在建造者模式比较庞大时，导演类可以有多个。

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

}

    2. Builder类

       抽象建造者类，确定产品由两个部件PartA和PartB组成，并声明一个得到产品建造后结果的方法getResult()。

public abstract class Builder {
    
    public abstract void BuildPartA();        //产品的A部件
    public abstract void BuildPartB();        //产品的B部件
    public abstract Product getResult();    //获取产品建造后结果

}

    3. ConcreteBuilder类

       具体建造者类，有几个产品类就有几个具体的建造者，而且这多个产品类具有相同的接口或抽象类。这里给出一个产品类的样例，多个产品类同理。

public class ConcreteBuilder1 extends Builder {

    private Product product = new Product();
    
    //设置产品零件
    @Override
    public void BuildPartA() {
        product.add("部件A");
    }

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

    //组建一个产品
    @Override
    public Product getResult() {
        return product;
    }

}

    4. Client客户端

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        
        Director director = new Director();
        Builder builder1 = new ConcreteBuilder1();
        Builder builder2 = new ConcreteBuilder2();
        
        //指挥者用ConcreteBuilder1的方法来建造产品
        director.Construct(builder1);
        Product product1 = builder1.getResult();
        product1.show();
        
        //指挥者用ConcreteBuilder2的方法来建造产品
        director.Construct(builder2);
        Product product2 = builder2.getResult();
        product2.show();
        
    }
    
}

       运行结果如下：

二、建造者模式的应用

    1. 何时使用

• 一个基本部件不会变，而其组合经常变化的时候

    2. 优点

• 封装性。是客户端不必知道产品内部组成的细节。
• 建造者独立，易扩展。
• 便于控制细节风险。可以对建造过程逐步细化，而不对其他模块产生任何影响。

    3. 缺点

• 产品必须有共同点，范围有限制。
• 如果内部变化复杂，会有很多建造类。

    4. 使用场景

• 相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的事件结果时。
• 需要生成的对象具有复杂的内部结构时。
• 多个部件或零件，都可以装配到一个对象中，但产生的结果又不相同时。

    5. 与工厂模式的区别

• 建造者模式更关注于零件装配的顺序

    6. 应用实例

• KFC的食品制作流程，原料多少克、加热几分钟等都有严格的规定，我们只需点餐即可，无论在哪里点的都是一样的。
• 去KFC吃汉堡、薯条、炸鸡等，这些单品是不变的，其组合是经常改变的，也就是所谓的“套餐”。
• Java中的StringBuilder/StringBuffer。

三、建造者模式的实现

       下面我们看一个KFC点套餐的例子，我们点餐可以点一个汉堡和一个冷饮，汉堡可以是鸡肉汉堡、虾堡等等，是装在盒子中的，冷饮可以是可乐、雪碧等等，是装在瓶子中的。下面我们来用建造者模式对其进行组合，用户只需提交订单即可，UML图如下：

    1. Item接口

       创建一个表示食物条目和食物包装的接口。

public interface Item {

    //获取食物名称
    public String getName();
    //获取包装
    public Packing packing();
    //获取价格
    public float getPrice();
    
}

public interface Packing {

    //获取包装类型
    public String getPack();
    
}

    2. 包装类

       实现Packing接口的实现类。Wapper为纸盒包装，Bottle为瓶装。

public class Wrapper implements Packing {

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

}

public class Bottle implements Packing {

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

}

    3. 食品类

       创建实现Item接口的抽象类。Burger为汉堡，Drink为饮品。

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. 具体食品类

       创建扩展了Burger和Drink的具体实现类。这里简单的就设为Burger1、Burger2、Drink1、Drink2。各写一个，多余的就不赘述了。

public class Burger1 extends Burger {

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

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

}

public class Drink1 extends Drink {

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

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

}

    5. Meal类

public class Meal {
    
    private List<Item> items = new ArrayList<>();
    
    public void addItem(Item item) {
        items.add(item);
    }
    
    //获取总消费
    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("，包装：" + item.packing().getPack());
            System.out.println("，价格：￥" + item.getPrice());
        }
    }

}

    6. 指挥者

public class MealBuilder {

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

    7. Client客户端

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        MealBuilder mealBuilder = new MealBuilder();
        
        //获取第一个订单
        Meal order1 = mealBuilder.order1();
        System.out.println("------order1------");
        order1.showItem();
        System.out.println("总额：￥" + order1.getCost());
        
        //获取第二个订单
        Meal order2 = mealBuilder.order2();
        System.out.println("------order2------");
        order2.showItem();
        System.out.println("总额：￥" + order2.getCost());
    }
    
}

       运行结果如下：

       源码地址：https://gitee.com/adamjiangwh/GoF