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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。

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。
• 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"。

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

• 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。

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。

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。

建造者模式的 UML 图

java

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,方便进行不同的包装。
Wrapper.java

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

Bottle.java

public class Bottle implements Packing {@Overridepublic 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,实现汉堡抽象和冷饮抽象的包装类。

Burger.java

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

ColdDrink.java

public abstract class ColdDrink implements Item {@Overridepublic Packing packing() {return new Bottle();}@Overridepublic 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 {@Overridepublic float price() {return 25.0f;}@Overridepublic String name() {return "Veg Burger";}
}

ChickenBurger.java

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

Coke.java

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

Pepsi.java

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

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: 55.0Non-Veg Meal
Item : Chicken Burger, Packing : Wrapper, Price : 50.5
Item : Pepsi, Packing : Bottle, Price : 35.0
Total Cost: 85.5

rust

因为rust的类支持组合式而不支持继承，在进行建造者构件时比java更加容易，rust的trait是支持继承的。

// rsut trait不支持重名
pub trait Item {fn name(&self)->String;   fn price(&self)->f32;   fn packing(&self)->String;
}// 汉堡实体类
struct ChickenBurger;
impl Item for ChickenBurger {fn name(&self)->String {String::from("ChickenBurger")}fn price(&self)->f32 {35.0}fn packing(&self)->String {String::from("Wrappper")}}  
struct VegBurger;
impl Item for VegBurger {fn name(&self)->String {String::from("Pepsi")}fn price(&self)->f32 {35.0}fn packing(&self)->String {String::from("Wrappper")}
}  // 饮料实体类
struct Pepsi;impl Item for Pepsi {fn name(&self)->String {String::from("Pesi")}fn price(&self)->f32 {35.0}fn packing(&self)->String {String::from("Bottle")}
}  
struct Coke;impl Item for Coke {fn name(&self)->String {String::from("Coke")}fn price(&self)->f32 {35.0}fn packing(&self)->String {String::from("Bottle")}
}  struct Meal {items:Vec<Box<dyn Item>>,
}
impl Meal {fn add_item<T>(&mut self,item:Box<dyn Item>) {self.items.push(item)}fn get_cost(&self)->f32{// 普通函数实现// let mut sum:f32=0.0; // for i in self.items.iter()  {//     let price = i.price();//     sum+=price;// }// sum// 函数sjiself.items.iter().fold(0.0, |acc, x| acc + x.price())}fn  show_items(&self){for  i in self.items.iter() {println!("{}",i.name());println!("{}",i.packing());println!("{}",i.price());}}
}
// 添加建造者
struct MealBuilder {}
impl  MealBuilder {fn prepareVegMeal()->Meal{let mut meal=Meal{items:Vec::new()};meal.add_item::<Box<dyn Item>>(Box::new(VegBurger{}));meal.add_item::<Box<dyn Item>>(Box::new(Coke{}));meal}fn prepareNonVegMeal()->Meal{let mut meal=Meal{items:Vec::new()};meal.add_item::<Box<dyn Item>>(Box::new(ChickenBurger{}));meal.add_item::<Box<dyn Item>>(Box::new(Pepsi{}));meal}
}
fn main() {let m=MealBuilder::prepareVegMeal();println!(" Veg Meal");m.show_items();println!("Total Cost : {}",m.get_cost());let m=MealBuilder::prepareNonVegMeal();println!(" \n\nNon-Veg Meal");m.show_items();println!("Total Cost : {}",m.get_cost());
}

rust代码仓库

https://github.com/onenewcode/design.git
本教程项目在bin文件夹下的builder.rs文件中