設計模式【建造者模式Builder Pattern】

建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）使用多個簡單的對象一步一步建構成一個複雜的對象。這種類型的設計模式屬于建立型模式，它提供了一種建立對象的最佳方式。

一個 Builder 類會一步一步構造最終的對象。該 Builder 類是獨立于其他對象的。

介紹

意圖：将一個複雜的建構與其表示相分離，使得同樣的建構過程可以建立不同的表示。

主要解決：主要解決在軟體系統中，有時候面臨着"一個複雜對象"的建立工作，其通常由各個部分的子對象用一定的算法構成；由于需求的變化，這個複雜對象的各個部分經常面臨着劇烈的變化，但是将它們組合在一起的算法卻相對穩定。

何時使用：一些基本部件不會變，而其組合經常變化的時候。

如何解決：将變與不變分離開。

關鍵代碼：建造者：建立和提供執行個體，導演：管理建造出來的執行個體的依賴關系。

應用執行個體： 1、去肯德基，漢堡、可樂、薯條、炸雞翅等是不變的，而其組合是經常變化的，生成出所謂的"套餐"。 2、JAVA 中的 StringBuilder。

優點： 1、建造者獨立，易擴充。 2、便于控制細節風險。

缺點： 1、産品必須有共同點，範圍有限制。 2、如内部變化複雜，會有很多的建造類。

使用場景： 1、需要生成的對象具有複雜的内部結構。 2、需要生成的對象内部屬性本身互相依賴。

注意事項：與工廠模式的差別是：建造者模式更加關注與零件裝配的順序。

實作

我們假設一個快餐店的商業案例，其中，一個典型的套餐可以是一個漢堡（Burger）和一杯冷飲（Cold drink）。漢堡（Burger）可以是素食漢堡（Veg Burger）或雞肉漢堡（Chicken Burger），它們是包在紙盒中。冷飲（Cold drink）可以是可口可樂（coke）或百事可樂（pepsi），它們是裝在瓶子中。

我們将建立一個表示食物條目（比如漢堡和冷飲）的 Item 接口和實作 Item 接口的實體類，以及一個表示食物包裝的 Packing接口和實作 Packing 接口的實體類，漢堡是包在紙盒中，冷飲是裝在瓶子中。

然後我們建立一個 Meal 類，帶有 Item 的 List 和一個通過結合 Item 來建立不同類型的 Meal 對象的MealBuilder。BuilderPatternDemo，我們的示範類使用 MealBuilder 來建立一個 Meal。

步驟 1

建立一個表示食物條目和食物包裝的接口。

Item.cs

namespace Builder_Pattern
{
    interface Item
    {
        string name();
        Packing packing();
        float price();
    }
}           

Packing.cs

namespace Builder_Pattern
{
    interface Packing
    {
        string pack();
    }
}
           

步驟 2

建立實作 Packing 接口的實體類。

Wrapper.cs

namespace Builder_Pattern
{
    class Wrapper : Packing
    {
        public string pack()
        {
            return "Wrapper";
        }
    }
}           

Bottle.cs

namespace Builder_Pattern
{
    class Bottle : Packing
    {
        public string pack()
        {
            return "Bottle";
        }
    }
}           

步驟 3

建立實作 Item 接口的抽象類，該類提供了預設的功能。

Burger.cs

namespace Builder_Pattern
{
    abstract class Burger : Item
    {
        public abstract string name();
        public abstract float price(); 
        public Packing packing()
        {
            return new Wrapper();
        }
    }
}           

ColdDrink.cs

namespace Builder_Pattern
{
    abstract class ColdDrink : Item
    {
        public abstract string name();
        public abstract float price();
        public Packing packing()
        {
            return new Bottle(); 
        }
    }
}           

步驟 4

建立擴充了 Burger 和 ColdDrink 的實體類。

VegBurger.cs

namespace Builder_Pattern
{
    class VegBurger : Burger
    {
        public override string name()
        {
            return "Veg Burger";
        }

        public override float price()
        {
            return 25.0f;
        }
    }
}           

ChickenBurger.cs

namespace Builder_Pattern
{
    class ChickenBurger : Burger
    {
        public override string name()
        {
            return "Chicken Burger";
        }

        public override float price()
        {
            return 50.5f;
        }
    }
}           

Coke.cs

namespace Builder_Pattern
{
    class Coke : ColdDrink
    {
        public override string name()
        {
            return "Coke";
        }

        public override float price()
        {
            return 30.0f;
        }
    }
}           

Pepsi.cs

namespace Builder_Pattern
{
    class Pepsi : ColdDrink
    {
        public override string name()
        {
            return "Pepsi";
        }

        public override float price()
        {
            return 35.0f;
        }
    }
}           

步驟 5

建立一個 Meal 類，帶有上面定義的 Item 對象。

Meal.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
namespace Builder_Pattern
{
    class Meal
    {
        List<Item> items = new List<Item>();
        public void addItem(Item item)
        {
            items.Add(item);
        }

        public float getCost()
        {
            float cost = 0.0f;
            foreach (var item in items)
            {
                cost += item.price();
            }
            return cost;
        }

        public void showItems()
        {
            foreach (var item in items)
            {
                Console.Write("Item : " + item.name());
                Console.Write(", Packing : " + item.packing().pack());
                Console.WriteLine(string.Format(", Price : {0:f1}",item.price()));
            }
        }
    }
}
           

步驟 6

建立一個 MealBuilder 類，實際的 builder 類負責建立 Meal 對象。

MealBuilder.cs

using System;
namespace Builder_Pattern
{
    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;
        }
    }
}
           

步驟 7

BuiderPatternDemo 使用 MealBuider 來示範建造者模式（Builder Pattern）。

BuilderPatternDemo.cs

using System;
namespace Builder_Pattern
{
    class BuiderPatternDemo 
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MealBuilder mealBuilder = new MealBuilder();
            Meal vegMeal = mealBuilder.prepareVegMeal();
            Console.WriteLine("Veg Meal");
            vegMeal.showItems();
            Console.WriteLine(string.Format("Total Cost: {0:f1}", vegMeal.getCost()));

            Meal nonVegMeal = mealBuilder.prepareNonVegMeal();
            Console.WriteLine("\n\nNon-Veg Meal");
            nonVegMeal.showItems();
            Console.WriteLine(string.Format("Total Cost: {0:f1}", nonVegMeal.getCost()));

            Console.Read();
        }
    }
}
           

步驟 8

驗證輸出。

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