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创建型-建造者模式 Builder Pattern

创建型-建造者模式 Builder Pattern

作者: 木叶苍蓝 | 来源:发表于2022-12-12 10:04 被阅读0次

    引入建造者模式

    肯德基的菜单上有薯条,鸡腿,鸡翅,鸡米花,可乐,橙汁等这些单品,也有很多套餐。
    比如
    套餐1:鸡翅,至尊虾汉堡,可乐,薯条
    套餐2:鸡腿,火腿汉堡,橙汁,薯条
    套餐3: 。。。。。
    全家桶:。。。。。
    这种有各种各样的单品一步一步生成各种套餐, 这种过程称的上建造者模式
    使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象,有点像造房子一样一步步从地基做起到万丈高楼。我想这也是为什么被称呼为建造者模式的原因吧!

    建造者的定义

    将一个复杂对象的构建与他的表示进行分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

    这个定义里面的 '不同表示' 意思是不同的产品,或者是不同的功能。
    简单理解:建造者模式(Builder Pattern)具备两层含义:

    • 构建于表示分离:构建代表对象创建,表示对象行为/方法,也就是对象的创建于行为进行分离(对应java代码,其实就是使用接口规定行为,然后由具体的实现类进行构建)
    • 创建不同的表示:也就是具备同样的行为,但是却由于构建的行为顺序不同或其他原因可以创建出不同的表示。
      我们看完上述建造者模式的定义,就知道它与工厂模式是非常相似的。构建于表示分离创建不同的表示对于工厂模式同样具备。建造者模式唯一区别于工厂模式主要是针对 复杂对象的构建。也就是说,如果是创建简单对象,我们通常都是使用工厂模式进行创建;如果是创建复杂对象,那么就要考虑使用建造者模式。

    主要解决

    当需要构建的产品具备复杂创建过程时,可以抽取出共性构建过程,然后交由具体实现类自定义构建流程,使得同样的构建行为可以生产出不同的产品,分离了构建于表示,是构建产品灵活性大大增加。

    使用场景

    看到上面的模式定义内容,可以根据内容剥离出这个模式的使用场景。

    1. 需要生成的产品对象有复杂的内部结构,这些产品对象具备共性。
    2. 隔离复杂对象的创建和使用,并使得相同的构建过程可以创建不同的产品。

    建造者模式的优点

    1. 在建造者模式中,客户端不必知道产品内部组成的细节,将产品本身与产品的创建进行解耦,使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象。
    2. 每一个具体建造者都是独立的,与其他的具体建造者无关,因此可以很方便的替换具体建造者或增加具体建造者,用户使用不同的具体建造者可以得到不同的产品对象,由于指挥者类针对抽象建造者编程,增加新的具体建造者无需修改原有类库的代码,系统扩展方便,符合开闭原则。在编写代码中,代码复用率尤为重要的。
    3. 用户可以更为精细的控制产品的创建过程,将复杂的产品的创建步骤分解在不同的方法中,使得创建过程更加清晰,也更方便使用程序来控制创建过程。

    建造者模式的缺点

    1. 建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点,其组成部分相似,如果产品之间的差异性较大,例如很多组成部分不相同,则不适用建造者模式,因此使用使用范围受到一定的限制。
    2. 如果产品的内部变化复杂,可能需要很多具体建造者类实现这种变化,导致系统变得庞大,增加了系统的理解难度和运行成本。

    建造者模式主要包含四种角色

    1. 抽象建造者(Builder):主要用于规范产品类的各个组成部分,并提供一个返回完整产品的接口。
    2. 具体建造者(Concrete Builder):实现抽象建造者规定的各个方法,返回一个组件好的具体产品。
    3. 产品(Product):构建相当复杂的类型,建造者最终创建的产品类型。
    4. 导演者(Director):指导建造者(Builder)以特定行为构建出产品,并将其返回给客户。
      总结:理解了建造者模式四种角色,其实就已经掌握了建造者模式的真谛。建造者模式最终返回一个具体的构建复杂的产品;系统中产品可能只有一种类型或多种类型,但对某些产品族来说,它们具备相同的行为,因此对这些共性行为进行抽象,抽离出 抽象建造者(Builder);而对这些行为的具体构建过程,则交由具体建造者(Concrete Builder)负责,不同的具体建造者会构建出不同的表示的产品;而具体要构建出哪种产品,由导演者(Director)决定。导演者会选择不同的具体建造者,指导它构建出产品。

    注意,也可以静态内部类实现建造者模式

    事实上,在平常的代码中,我们通常都会忽略对象的复杂性,使用工厂模式创建对象,而不是建造者模式。正如上文所讲,工厂模式和建造者模式的作用都是用于创建一个产品对象,而工厂农商结构更加简洁直接(没有 Builder和Director)因此更常使用。
    而建造者模式,我们更加习惯使用静态内部类的方式进行实现,即一个产品类内部自动带有一个具体建造者(Concrete Builder),由它负责产品的组装创建。不再需要抽象建造者(Builder)和导演者(Director),这样是的产品与构建之间的联系更加紧密,结构更加紧凑,同时使得建造者模式形式更加简洁。

    示例代码

    class Burger():
        """
        主食类,价格名称
        """
        name = ""
        price = 0.0
        def getPrice(self):
            return self.price
    
        def setPrice(self, price):
            self.price = price
    
        def getNmae(self):
            return self.name
    
    class cheeseBurger(Burger):
        """
        奶酪汉堡
        """
        def __init__(self):
            self.name = "cheese burger"
            self.price = 10.0
    
    class spicyChickenBurger(Burger):
        """
        香辣鸡汉堡
        """
        def __init__(self):
            self.name = "spicy chicken burger"
            self.price = 15.0
    
    class Snack():
        """
        小食类,价格名称
        """
        name = ""
        price = 0.0
        type = "SNACK"
        def getPrice(self):
            return self.price
    
        def setPrice(self, price):
            return self.price = price
    
        def getName(self):
            return self.name
    
    class chips(Snack):
        """
        炸薯条
        """
        def __init__(self):
            self.name = "chips"
            self.price = 6.0
    
    class chickenWings(Snack):
        "鸡翅"
        def __init__(self):
            self.name = "chicken wings"
            self.price = 12.0
    
    class Beverage():
        """
        饮料
        """
        name = ""
        price = 0.0
        type = "BEVERAGE"
        def getPrice(self):
            return self.price
    
        def setPrice(self, price):
            self.price = price
    
        def getName(self):
            self.name = name
    
    class coke(Beverage):
        """
        可乐
        """
        def __init__(self):
            self.name = "coke"
            self.price = 4.0
    
    class milk(Beverage):
        """
        牛奶
        """
        def __init__(self):
            self.name = "milk"
            self.price = 5.0
    
    class order():
        """
        订单对象:一份主食,一份小食,一份饮料
        """
        burger = ""
        snack = ""
        beverage = ""
        def __init__(self, orderBuilder):
            self.burger = orderBuilder.bBurger
            self.snack = orderBuilder.bSnack
            self.beverage = orderBuilder.bBeverage
    
        def show(self):
            print("Burger: %s"%self.burger.gerName())
            print("Snack: %s"%self.snack.gerName())
            print("Beverage: %s"%self.beverage.gerName())
    
    # 建造者
    class orderBuilder():
        """
        ordeBuilder 就是建造者模式中所谓的'建造者',
        将订单的建造者与表示相分离,以达到解耦的目的。
        在上面订单的构建过程中,如果将 order 直接通过参数定义好(其构建于表示没有分离)
        同时在多处进行订单生成,此时需要修改订单内容,
        则需要一处处去修改,业务风险也就提高了不少。
        """
        bBurger = ""
        bSnack = ""
        bBeverage = ""
    
        def addBurger(self, xBurger):
            self.bBurger = xBurger
    
        def addSnack(self, xSnack):
            self.bSnack = xSnack
    
        def addBeverage(self, xBeverage):
            self.bBeverage = xBeverage
    
        def build(self):
            return order(self)
    
    # Director类
    class orderDirector():
        """
        在建造者模式中,还可以加一个Director类,用以安排已有模块的构造步骤。对于在建造者中有比较严格的顺序要求时,该类会有比较大的用处。
        """
        order_builder = ""
        def __init__(self, order_builder):
            self.order_builder = order_builder
    
        def createOrder(self, burger, snack, beverage):
            self.order_builder.addBurger(burger)
            self.order_builder.addSnack(snack)
            self.order_builder.addBeverage(beverage)
            return self.order_builder.build()
    
    # 场景实现
    if __name__ == "__main__":
        order_builder = orderBuilder()
        order_builder.addBurger(spicyChickenBurger())
        order_builder.addSnack(chips())
        order_builder.addBeverage(milk())
        order_1 = order_builder.build()
        order_1.show()
    

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