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建造者模式（Builder Pattern）

news 2025/7/7 10:59:16

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

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：

分离构建过程和表示，使得构建过程更加灵活，可以构建不同的表示
可以更好地控制构建过程，隐藏具体构建细节
代码复用性高，可以在不同的构建过程中重复使用相同的建造者

缺点：

如果产品的属性较少，建造者模式可能会导致代码冗余
建造者模式增加了系统的类和对象数量

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。
建造者模式在创建复杂对象时非常有用，特别是当对象的构建过程涉及多个步骤或参数时。它可以提供更好的灵活性和可维护性，同时使得代码更加清晰可读。
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 类使用 MealBuilder 来创建一个 Meal。

步骤一：
创建一个表示食物条目和食物包装的接口。
Item.java、Packing.java

public interface Item {public String name();public Packing packing();public float price();    
}public interface Packing {public String pack();
}

步骤二：
创建实现 Packing 接口的实体类，用于实现两种包装类型
Wrapper.java、Bottle.java

public class Wrapper implements Packing {@Overridepublic String pack() {return "Wrapper";}
}public class Bottle implements Packing {@Overridepublic String pack() {return "Bottle";}
}

步骤三：
创建实现 Item 接口的抽象类，该类提供了默认的功能，制定产品抽象类。
Burger.java、ColdDrink.java

public abstract class Burger implements Item {@Overridepublic Packing packing() {return new Wrapper();}@Overridepublic abstract float price();
}public abstract class ColdDrink implements Item {@Overridepublic Packing packing() {return new Bottle();}@Overridepublic abstract float price();
}

步骤四：

创建扩展了 Burger 和 ColdDrink 的实体类。为Burger与ColdDrink 具体的产品，如鸡肉汉堡，可口可乐...
VegBurger.java、ChickenBurger.java、Coke.java、Pepsi.java

public class VegBurger extends Burger {@Overridepublic float price() {return 25.0f;}@Overridepublic String name() {return "Veg Burger";}
}

public class ChickenBurger extends Burger {@Overridepublic float price() {return 50.5f;}@Overridepublic String name() {return "Chicken Burger";}
}

public class Coke extends ColdDrink {@Overridepublic float price() {return 30.0f;}@Overridepublic String name() {return "Coke";}
}

public class Pepsi extends ColdDrink {@Overridepublic float price() {return 35.0f;}@Overridepublic String name() {return "Pepsi";}
}

步骤五：
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());}        }    
}

步骤六：

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;}
}

步骤七：

BuiderPatternDemo 使用 MealBuilder 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());}
}

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

总结：关于Builder模式，我们一定要分清和模板方法的区别，其实就是到底谁承担了"监工"的责任，在模板方法中父类承担了这个责任，而在Builder模式中，有另外一个专门的类来完成这样的操作，这样做的好处是类的隔离。

注：本文内容主要参考了