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。
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。
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。
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。
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。
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。
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,的演示类使用 MealBuilder 来创建一个 Meal。

步骤 1
创建一个表示食物条目和食物包装的接口。
Item.java
public interface Item {
public String name();
public Packing packing();
public float price();
}
Packing.java
public interface Packing {
public String pack();
}
步骤 2
创建实现 Packing 接口的实体类。
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";
}
}
步骤 3
创建实现 Item 接口的抽象类,该类提供了默认的功能。
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();
}
步骤 4
创建扩展了 Burger 和 ColdDrink 的实体类。
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";
}
}
步骤 5
创建一个 Meal 类,带有上面定义的 Item 对象。
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());
}
}
}
步骤 6
创建一个 MealBuilder 类,实际的 builder 类负责创建 Meal 对象。
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;
}
}
步骤 7
BuiderPatternDemo 使用 MealBuider 来演示建造者模式(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());
}
}
步骤 8
执行程序,输出结果:
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
文人墨客
步骤 7可以拆开吧?
抽象建造者 1
public class Builder { public Meal meal = new Meal(); public void prepareVegMeal(){}; public void prepareNonVegMeal(){}; public Meal getMeal(){return null; };指挥者 2
public class Director { public void Constuct(Builder builder){ builder.prepareVegMeal(); builder.prepareNonVegMeal(); } }具体的建造者
public class VegMealBuilder extends Builder{ public void prepareVegMeal() { meal.addItem(new VegBurger()); meal.addItem(new Coke()); } public void prepareNonVegMeal() { } public Meal getMeal() { return meal; } }具体建造者
public class NonVegMealBuilder extends Builder { @Override public void prepareVegMeal() { } @Override public void prepareNonVegMeal() { meal.addItem(new ChickenBurger()); meal.addItem(new Pepsi()); } @Override public Meal getMeal() { return meal; } }调用
public class Test { @Test public void BuilderPatternDemo() { Director director = new Director(); VegMealBuilder b1 = new VegMealBuilder(); NonVegMealBuilder b2 = new NonVegMealBuilder(); director.Constuct(b1); director.Constuct(b2); Meal vegMeal = b1.getMeal(); System.out.println("Veg Meal"); vegMeal.showItems(); System.out.println("Total Cost: " +vegMeal.getCost()); Meal nonVegMeal = b2.getMeal(); System.out.println("\n\nNon-Veg Meal"); nonVegMeal.showItems(); System.out.println("Total Cost: " +nonVegMeal.getCost()); } }最后应该是优化成 list(含有多参数)传入,上层组装meal套餐或者单点,这种灵活性更强吧。
文人墨客
建造者模式,又称生成器模式: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。
三个角色:建造者、具体的建造者、监工、使用者(严格来说不算)
建造者角色:
public abstract class Builder { public abstract void buildPart1(); public abstract void buildPart2(); public abstract void buildPart3(); }监工角色:
public class Director { // 将一个复杂的构建过程与其表示相分离 private Builder builder; // 针对接口编程,而不是针对实现编程 public Director(Builder builder) { this.builder = builder; } public void setBuilder(Builder builder) { this.builder = builder; } public void construct() { // 控制(定义)一个复杂的构建过程 builder.buildPart1(); for (int i = 0; i < 5; i++) { // 提示:如果想在运行过程中替换构建算法,可以考虑结合策略模式。 builder.buildPart2(); } builder.buildPart3(); } }具体的建造者角色:
/** * 此处实现了建造纯文本文档的具体建造者。 * 可以考虑再实现一个建造HTML文档、XML文档,或者其它什么文档的具体建造者。 * 这样,就可以使得同样的构建过程可以创建不同的表示 */ public class ConcreteBuilder1 extends Builder { private StringBuffer buffer = new StringBuffer();//假设 buffer.toString() 就是最终生成的产品 @Override public void buildPart1() {//实现构建最终实例需要的所有方法 buffer.append("Builder1 : Part1\n"); } @Override public void buildPart2() { buffer.append("Builder1 : Part2\n"); } @Override public void buildPart3() { buffer.append("Builder1 : Part3\n"); } public String getResult() {//定义获取最终生成实例的方法 return buffer.toString(); } }客户角色:
public class Client { public void testBuilderPattern() { ConcreteBuilder1 b1 = new ConcreteBuilder1();//建造者 Director director = new Director(b1);//监工 director.construct();//建造实例(监工负责监督,建造者实际建造) String result = b1.getResult();//获取最终生成结果 System.out.printf("the result is :%n%s", result); } }文人墨客
建造者模式举例:去肯德基点餐,我们可以认为点餐就属于一个建造订单的过程。我们点餐的顺序是无关的,点什么东西也是没有要求的,可以单点,也可以点套餐,也可以套餐加单点,但是最后一定要点确认来完成订单。
public class OrderBuilder{ private Burger mBurger; private Suit mSuit; //单点汉堡,num为数量 public OrderBuilder burger(Burger burger, int num){ mBurger = burger; } //点套餐,实际中套餐也可以点多份 public OrderBuilder suit(Suit suit, int num){ mSuit = suit; } //完成订单 public Order build(){ Order order = new Order(); order.setBurger(mBurger); order.setSuit(mSuit); return order; } }另外适用于快速失败,在 build 时可以做校验,如果不满足必要条件,则可以直接抛出创建异常,在 OkHttp3 中的 Request.Builder 中就是这样用的。
public Request build() { if (url == null) throw new IllegalStateException("url == null"); return new Request(this); }例如订单要求价格至少达到 30 块:
//完成订单 public Order build(){ Order order = new Order(); order.setBurger(mBurger); order.setSuit(mSuit); if(order.getPrice() < 30){ throw new BuildException("订单金额未达到30元"); } return order; }另外,在构建时如果有必传参数和可选参数,可以为 Builder 类添加构造函数来保证必传参数不会遗漏,例如在构建一个 http 请求时, url 是必传的:
public class RequestBuilder{ private final String mUrl; private Map<String, String> mHeaders = new HashMap<String, String>(); private RequestBuilder(String url){ mUrl = url; } public static RequestBuilder newBuilder(String url){ return new RequestBuilder(url); } public RequestBuilder addHeader(String key, String value){ mHeaders.put(key, value); } public Request build(){ Request request = new Request(); request.setUrl(mUrl); request.setHeaders(mHeaders); return request; } }