04-Java建造者模式 ( Builder Pattern )

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
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
建造者模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

摘要

1. 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

2. 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

3. 何时使用

一些基本部件不会变，而其组合经常变化的时候

4. 如何解决

将变与不变分离开

5. 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

6. 应用实例

• 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”；
• JAVA中的StringBuilder；

7. 优点

• 建造者独立，易扩展；
• 便于控制细节风险；

8. 缺点

• 产品必须有共同点，范围有限制；
• 如内部变化复杂，会有很多的建造类；

9. 使用场景

• 需要生成的对象具有复杂的内部结构；
• 需要生成的对象内部属性本身相互依赖；

10. 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

实现

我们以一家快餐店为例

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

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

最后使用 MealBuilder 来创建一个 Meal

范例

1. 创建一个表示食物条目和食物包装的接口.

Item.java

package com.demo.gof;
public interface Item {
   public String name();
   public Packing packing();
   public float price();    
}

Packing.java

package com.demo.gof;
public interface Packing {
   public String pack();
}

2. 创建实现 Packing 接口的实体类

Wrapper.java

package com.demo.gof;
public class Wrapper implements Packing {

   @Override
   public String pack() {
      return "Wrapper";
   }
}

Bottle.java

package com.demo.gof;
public class Bottle implements Packing {

   @Override
   public String pack() {
      return "Bottle";
   }
}

3. 创建实现 Item 接口的抽象类，该类提供了默认的功能

Burger.java

package com.demo.gof;
public abstract class Burger implements Item {

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

   @Override
   public abstract float price();
}

ColdDrink.java

package com.demo.gof;
public abstract class ColdDrink implements Item {

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

    @Override
    public abstract float price();
}

4. 创建扩展了 Burger 和 ColdDrink 的实体类

VegBurger.java

package com.demo.gof;
public class VegBurger extends Burger {

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

   @Override
   public String name() {
      return "Veg Burger";
   }
}

ChickenBurger.java

package com.demo.gof;
public class ChickenBurger extends Burger {

   @Override
   public float price() {
      return 50.5f;
   }

   @Override
   public String name() {
      return "Chicken Burger";
   }
}

Coke.java

package com.demo.gof;
public class Coke extends ColdDrink {

   @Override
   public float price() {
      return 30.0f;
   }

   @Override
   public String name() {
      return "Coke";
   }
}

Pepsi.java

package com.demo.gof;
public class Pepsi extends ColdDrink {

   @Override
   public float price() {
      return 35.0f;
   }

   @Override
   public String name() {
      return "Pepsi";
   }
}

5. 创建一个 Meal 类，带有上面定义的 Item 对象

Meal.java

package com.demo.gof;
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());
      }     
   }    
}

6. 创建一个 MealBuilder 类，实际的 builder 类负责创建 Meal 对象

MealBuilder

package com.demo.gof;
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;
   }
}

7. BuiderPatternDemo 使用 MealBuider 来演示建造者模式（Builder Pattern ）

BuilderPatternDemo.java

package com.demo.gof;
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());
   }
}

编译运行以上 Java 范例，输出结果如下

$ javac -d . src/main/com.demo/gof/BuilderPatternDemo.java
$ java  com.demo.gof.BuilderPatternDemo
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