Java實踐之建造者模式的示例分析

這篇文章主要介紹Java實踐之建造者模式的示例分析，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

一、前言

無論承接什么樣的需求，是不是身邊總有那么幾個人代碼寫的爛，但是卻時常有測試小姐姐過來聊天(求改bug)、有產(chǎn)品小伙伴送吃的(求寫需求)、有業(yè)務小妹妹陪著改代碼(求上線)，直至領(lǐng)導都認為他的工作很重要，而在旁邊的你只能蹭點吃的。

這樣的小伙伴，可能把代碼寫的很直接，ifelse多用一點，滿足于先臨時支持一下，想著這也沒什么的。而且這樣的業(yè)務需求要的急又都是增刪改查的內(nèi)容，實在不想做設計。而如果有人提到說好好設計下，可能也會被反對不要過渡設計。

第一次完成產(chǎn)品需求實在是很快，但互聯(lián)網(wǎng)的代碼不比傳統(tǒng)企業(yè)。在傳統(tǒng)行業(yè)可能一套代碼能用十年，但在互聯(lián)網(wǎng)高速的迭代下你的工程，一年就要變動幾十次。如果從一開始就想著只要完成功能就可以，那么隨之而來的是后續(xù)的需求難以承接，每次看著成片成片的代碼，實在不知如何下手。

在研發(fā)流程規(guī)范下執(zhí)行，才能寫出好程序！

一個項目的上線往往要經(jīng)歷業(yè)務需求、產(chǎn)品設計、研發(fā)實現(xiàn)、測試驗證、上線部署到正式開量，而這其中對研發(fā)非常重要的一換就是研發(fā)實現(xiàn)的過程，又可以包括為；架構(gòu)選型、功能設計、設計評審、代碼實現(xiàn)、代碼評審、單測覆蓋率檢查、編寫文檔、提交測試。所以在一些流程規(guī)范下，其實很難讓你隨意開發(fā)代碼。

開發(fā)代碼的過程不是炫技，就像蓋房子如果不按照圖紙來修建，回首就在山墻上搭一個廚房衛(wèi)??！可能在現(xiàn)實場景中這很荒唐，但在功能開發(fā)中卻總有這樣的代碼。

所以我們也需要一些設計模式的標準思想，去建設代碼結(jié)構(gòu)，提升全局把控能力。

二、開發(fā)環(huán)境

1.JDK 1.8

2.Idea + Maven

三、建造者模式介紹

建造者模式所完成的內(nèi)容就是通過將多個簡單對象通過一步步的組裝構(gòu)建出一個復雜對象的過程。

那么，哪里有這樣的場景呢？

例如你玩王者榮耀的時的初始化界面；有三條路、有樹木、有野怪、有守衛(wèi)塔等等，甚至依賴于你的網(wǎng)絡情況會控制清晰度。而當你換一個場景進行其他不同模式的選擇時，同樣會建設道路、樹木、野怪等等，但是他們的擺放和大小都有不同。這里就可以用到建造者模式來初始化游戲元素。

而這樣的根據(jù)相同的物料，不同的組裝所產(chǎn)生出的具體的內(nèi)容，就是建造者模式的最終意圖，也就是；將一個復雜的構(gòu)建與其表示相分離，使得同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示。

四、案例場景模擬

這里我們模擬裝修公司對于設計出一些套餐裝修服務的場景。

很多裝修公司都會給出自家的套餐服務，一般有；歐式豪華、輕奢田園、現(xiàn)代簡約等等，而這些套餐的后面是不同的商品的組合。例如；一級&二級吊頂、多樂士涂料、圣象地板、馬可波羅地磚等等，按照不同的套餐的價格選取不同的品牌組合，最終再按照裝修面積給出一個整體的報價。

這里我們就模擬裝修公司想推出一些套餐裝修服務，按照不同的價格設定品牌選擇組合，以達到使用建造者模式的過程。

4.1、場景模擬工程

itstack-demo-design-3-00

└── src

    └── main

        └── java

            └── org.itstack.demo.design

                ├── ceilling

                │   ├── LevelOneCeiling.java

                │   └── LevelTwoCeiling.java

                ├── coat

                │   ├── DuluxCoat.java

                │   └── LiBangCoat.java

                │   └── LevelTwoCeiling.java

                ├── floor

                │   ├── DerFloor.java

                │   └── ShengXiangFloor.java

                ├── tile

                │   ├── DongPengTile.java

                │   └── MarcoPoloTile.java

                └── Matter.java

在模擬工程中提供了裝修中所需要的物料；ceilling(吊頂)、coat(涂料)、floor(地板)、tile(地磚)，這么四項內(nèi)容。（實際的裝修物料要比這個多的多）

4.2、場景簡述

4.2.1、物料接口

public interface Matter {

    String scene();      // 場景；地板、地磚、涂料、吊頂

    String brand();      // 品牌

    String model();      // 型號

    BigDecimal price();  // 價格

    String desc();       // 描述

}

物料接口提供了基本的信息，以保證所有的裝修材料都可以按照統(tǒng)一標準進行獲取。

4.2.2、吊頂(ceiling)

一級頂

public class LevelOneCeiling implements Matter {

    public String scene() {
        return "吊頂";
    }

    public String brand() {
        return "裝修公司自帶";
    }

    public String model() {
        return "一級頂";
    }

    public BigDecimal price() {
        return new BigDecimal(260);
    }

    public String desc() {
        return "造型只做低一級，只有一個層次的吊頂，一般離頂120-150mm";
    }

}

二級頂

public class LevelTwoCeiling  implements Matter {

    public String scene() {
        return "吊頂";
    }

    public String brand() {
        return "裝修公司自帶";
    }

    public String model() {
        return "二級頂";
    }

    public BigDecimal price() {
        return new BigDecimal(850);
    }

    public String desc() {
        return "兩個層次的吊頂，二級吊頂高度一般就往下吊20cm，要是層高很高，也可增加每級的厚度";
    }
    
}

4.2.3、涂料(coat)

多樂士

public class DuluxCoat  implements Matter {

    public String scene() {
        return "涂料";
    }

    public String brand() {
        return "多樂士(Dulux)";
    }

    public String model() {
        return "第二代";
    }

    public BigDecimal price() {
        return new BigDecimal(719);
    }

    public String desc() {
        return "多樂士是阿克蘇諾貝爾旗下的著名建筑裝飾油漆品牌，產(chǎn)品暢銷于全球100個國家，每年全球有5000萬戶家庭使用多樂士油漆。";
    }
    
}

立邦

public class LiBangCoat implements Matter {

    public String scene() {
        return "涂料";
    }

    public String brand() {
        return "立邦";
    }

    public String model() {
        return "默認級別";
    }

    public BigDecimal price() {
        return new BigDecimal(650);
    }

    public String desc() {
        return "立邦始終以開發(fā)綠色產(chǎn)品、注重高科技、高品質(zhì)為目標，以技術(shù)力量不斷推進科研和開發(fā)，滿足消費者需求。";
    }

}

4.2.4、地板(floor)

德爾

public class DerFloor implements Matter {

    public String scene() {
        return "地板";
    }

    public String brand() {
        return "德爾(Der)";
    }

    public String model() {
        return "A+";
    }

    public BigDecimal price() {
        return new BigDecimal(119);
    }

    public String desc() {
        return "DER德爾集團是全球領(lǐng)先的專業(yè)木地板制造商，北京2008年奧運會家裝和公裝地板供應商";
    }
    
}

圣象

public class ShengXiangFloor implements Matter {

    public String scene() {
        return "地板";
    }

    public String brand() {
        return "圣象";
    }

    public String model() {
        return "一級";
    }

    public BigDecimal price() {
        return new BigDecimal(318);
    }

    public String desc() {
        return "圣象地板是中國地板行業(yè)著名品牌。圣象地板擁有中國馳名商標、中國名牌、國家免檢、中國環(huán)境標志認證等多項榮譽。";
    }

}

4.2.5、地磚(tile)

東鵬

public class DongPengTile implements Matter {

    public String scene() {
        return "地磚";
    }

    public String brand() {
        return "東鵬瓷磚";
    }

    public String model() {
        return "10001";
    }

    public BigDecimal price() {
        return new BigDecimal(102);
    }

    public String desc() {
        return "東鵬瓷磚以品質(zhì)鑄就品牌，科技推動品牌，口碑傳播品牌為宗旨，2014年品牌價值132.35億元，位列建陶行業(yè)榜首。";
    }

}

馬可波羅

public class MarcoPoloTile implements Matter {

    public String scene() {
        return "地磚";
    }

    public String brand() {
        return "馬可波羅(MARCO POLO)";
    }

    public String model() {
        return "缺省";
    }

    public BigDecimal price() {
        return new BigDecimal(140);
    }

    public String desc() {
        return "“馬可波羅”品牌誕生于1996年，作為國內(nèi)最早品牌化的建陶品牌，以“文化陶瓷”占領(lǐng)市場，享有“仿古磚至尊”的美譽。";
    }

}

以上就是本次裝修公司所提供的裝修配置單，接下我們會通過案例去使用不同的物料組合出不同的套餐服務。

五、代碼實現(xiàn)

講道理沒有ifelse解決不了的邏輯，不行就在加一行！

每一個章節(jié)中我們都會使用這樣很直白的方式去把功能實現(xiàn)出來，在通過設計模式去優(yōu)化完善。這樣的代碼結(jié)構(gòu)也都是非常簡單的，沒有復雜的類關(guān)系結(jié)構(gòu)，都是直來直去的代碼。除了我們經(jīng)常強調(diào)的這樣的代碼不能很好的擴展外，做一些例子demo工程還是可以的。

5.1、工程結(jié)構(gòu)

itstack-demo-design-3-01

└── src

    └── main

        └── java

            └── org.itstack.demo.design

                └── DecorationPackageController.java

一個類幾千行的代碼你是否見過，嚯？那今天就讓你見識一下有這樣潛質(zhì)的類！

5.2、ifelse實現(xiàn)需求

public class DecorationPackageController {

    public String getMatterList(BigDecimal area, Integer level) {

        List<Matter> list = new ArrayList<Matter>(); // 裝修清單
        BigDecimal price = BigDecimal.ZERO;          // 裝修價格

        // 豪華歐式
        if (1 == level) {

            LevelTwoCeiling levelTwoCeiling = new LevelTwoCeiling(); // 吊頂，二級頂
            DuluxCoat duluxCoat = new DuluxCoat();                   // 涂料，多樂士
            ShengXiangFloor shengXiangFloor = new ShengXiangFloor(); // 地板，圣象

            list.add(levelTwoCeiling);
            list.add(duluxCoat);
            list.add(shengXiangFloor);

            price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("0.2")).multiply(levelTwoCeiling.price()));
            price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("1.4")).multiply(duluxCoat.price()));
            price = price.add(area.multiply(shengXiangFloor.price()));

        }

        // 輕奢田園
        if (2 == level) {

            LevelTwoCeiling levelTwoCeiling = new LevelTwoCeiling(); // 吊頂，二級頂
            LiBangCoat liBangCoat = new LiBangCoat();                // 涂料，立邦
            MarcoPoloTile marcoPoloTile = new MarcoPoloTile();       // 地磚，馬可波羅

            list.add(levelTwoCeiling);
            list.add(liBangCoat);
            list.add(marcoPoloTile);

            price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("0.2")).multiply(levelTwoCeiling.price()));
            price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("1.4")).multiply(liBangCoat.price()));
            price = price.add(area.multiply(marcoPoloTile.price()));

        }

        // 現(xiàn)代簡約
        if (3 == level) {

            LevelOneCeiling levelOneCeiling = new LevelOneCeiling();  // 吊頂，二級頂
            LiBangCoat liBangCoat = new LiBangCoat();                 // 涂料，立邦
            DongPengTile dongPengTile = new DongPengTile();           // 地磚，東鵬

            list.add(levelOneCeiling);
            list.add(liBangCoat);
            list.add(dongPengTile);

            price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("0.2")).multiply(levelOneCeiling.price()));
            price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("1.4")).multiply(liBangCoat.price()));
            price = price.add(area.multiply(dongPengTile.price()));
        }

        StringBuilder detail = new StringBuilder("\r\n-------------------------------------------------------\r\n" +
                "裝修清單" + "\r\n" +
                "套餐等級：" + level + "\r\n" +
                "套餐價格：" + price.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP) + " 元\r\n" +
                "房屋面積：" + area.doubleValue() + " 平米\r\n" +
                "材料清單：\r\n");

        for (Matter matter: list) {
            detail.append(matter.scene()).append("：").append(matter.brand()).append("、").append(matter.model()).append("、平米價格：").append(matter.price()).append(" 元。\n");
        }

        return detail.toString();

    }

}

• 首先這段代碼所要解決的問題就是接收入?yún)ⅲ谎b修面積(area)、裝修等級(level)，根據(jù)不同類型的裝修等級選擇不同的材料。

• 其次在實現(xiàn)過程中可以看到每一段if塊里，都包含著不通的材料(吊頂，二級頂、涂料，立邦、地磚，馬可波羅)，最終生成裝修清單和裝修成本。

• 最后提供獲取裝修詳細信息的方法，返回給調(diào)用方，用于知道裝修清單。

5.3、 測試驗證

接下來我們通過junit單元測試的方式驗證接口服務，強調(diào)日常編寫好單測可以更好的提高系統(tǒng)的健壯度。

編寫測試類：

@Test
public void test_DecorationPackageController(){
    DecorationPackageController decoration = new DecorationPackageController();
    // 豪華歐式
    System.out.println(decoration.getMatterList(new BigDecimal("132.52"),1));
    // 輕奢田園
    System.out.println(decoration.getMatterList(new BigDecimal("98.25"),2));
    // 現(xiàn)代簡約
    System.out.println(decoration.getMatterList(new BigDecimal("85.43"),3));
}

結(jié)果：

-------------------------------------------------------

裝修清單

套餐等級：1

套餐價格：198064.39 元

房屋面積：132.52 平米

材料清單：

吊頂：裝修公司自帶、二級頂、平米價格：850 元。

涂料：多樂士(Dulux)、第二代、平米價格：719 元。

地板：圣象、一級、平米價格：318 元。

-------------------------------------------------------

裝修清單

套餐等級：2

套餐價格：119865.00 元

房屋面積：98.25 平米

材料清單：

吊頂：裝修公司自帶、二級頂、平米價格：850 元。

涂料：立邦、默認級別、平米價格：650 元。

地磚：馬可波羅(MARCO POLO)、缺省、平米價格：140 元。

-------------------------------------------------------

裝修清單

套餐等級：3

套餐價格：90897.52 元

房屋面積：85.43 平米

材料清單：

吊頂：裝修公司自帶、一級頂、平米價格：260 元。

涂料：立邦、默認級別、平米價格：650 元。

地磚：東鵬瓷磚、10001、平米價格：102 元。

Process finished with exit code 0

看到輸出的這個結(jié)果，已經(jīng)很有裝修公司提供報價單的感覺了。以上這段使用ifelse方式實現(xiàn)的代碼，目前已經(jīng)滿足的我們的也許功能。但隨著老板對業(yè)務的快速發(fā)展要求，會提供很多的套餐針對不同的戶型。那么這段實現(xiàn)代碼將迅速擴增到幾千行，甚至在修修改改中，已經(jīng)像膏藥一樣難以維護。

六、建造者模式重構(gòu)代碼

接下來使用建造者模式來進行代碼優(yōu)化，也算是一次很小的重構(gòu)。

建造者模式主要解決的問題是在軟件系統(tǒng)中，有時候面臨著"一個復雜對象"的創(chuàng)建工作，其通常由各個部分的子對象用一定的過程構(gòu)成；由于需求的變化，這個復雜對象的各個部分經(jīng)常面臨著重大的變化，但是將它們組合在一起的過程卻相對穩(wěn)定。

這里我們會把構(gòu)建的過程交給創(chuàng)建者類，而創(chuàng)建者通過使用我們的構(gòu)建工具包，去構(gòu)建出不同的裝修套餐。

6.1、工程結(jié)構(gòu)

itstack-demo-design-3-02

└── src

    ├── main

    │   └── java

    │       └── org.itstack.demo.design

    │           ├── Builder.java    

    │           ├── DecorationPackageMenu.java

    │           └── IMenu.java 

    └── test

         └── java

             └── org.itstack.demo.design.test

                 └── ApiTest.java

建造者模型結(jié)構(gòu)

工程中有三個核心類和一個測試類，核心類是建造者模式的具體實現(xiàn)。與ifelse實現(xiàn)方式相比，多出來了兩個二外的類。具體功能如下；

Builder，建造者類具體的各種組裝由此類實現(xiàn)。DecorationPackageMenu，是IMenu接口的實現(xiàn)類，主要是承載建造過程中的填充器。相當于這是一套承載物料和創(chuàng)建者中間銜接的內(nèi)容。

好，那么接下來會分別講解幾個類的具體實現(xiàn)。

6.2、代碼實現(xiàn)

6.2.1、定義裝修包接口

public interface IMenu {

    IMenu appendCeiling(Matter matter); // 吊頂

    IMenu appendCoat(Matter matter);    // 涂料

    IMenu appendFloor(Matter matter);   // 地板

    IMenu appendTile(Matter matter);    // 地磚

    String getDetail();                 // 明細 

}

接口類中定義了填充各項物料的方法；吊頂、涂料、地板、地磚，以及最終提供獲取全部明細的方法。

6.2.2、裝修包實現(xiàn)

public class DecorationPackageMenu implements IMenu {

    private List<Matter> list = new ArrayList<Matter>();  // 裝修清單
    private BigDecimal price = BigDecimal.ZERO;      // 裝修價格

    private BigDecimal area;  // 面積
    private String grade;     // 裝修等級；豪華歐式、輕奢田園、現(xiàn)代簡約

    private DecorationPackageMenu() {
    }

    public DecorationPackageMenu(Double area, String grade) {
        this.area = new BigDecimal(area);
        this.grade = grade;
    }

    public IMenu appendCeiling(Matter matter) {
        list.add(matter);
        price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("0.2")).multiply(matter.price()));
        return this;
    }

    public IMenu appendCoat(Matter matter) {
        list.add(matter);
        price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("1.4")).multiply(matter.price()));
        return this;
    }

    public IMenu appendFloor(Matter matter) {
        list.add(matter);
        price = price.add(area.multiply(matter.price()));
        return this;
    }

    public IMenu appendTile(Matter matter) {
        list.add(matter);
        price = price.add(area.multiply(matter.price()));
        return this;
    }

    public String getDetail() {

        StringBuilder detail = new StringBuilder("\r\n-------------------------------------------------------\r\n" +
                "裝修清單" + "\r\n" +
                "套餐等級：" + grade + "\r\n" +
                "套餐價格：" + price.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP) + " 元\r\n" +
                "房屋面積：" + area.doubleValue() + " 平米\r\n" +
                "材料清單：\r\n");

        for (Matter matter: list) {
            detail.append(matter.scene()).append("：").append(matter.brand()).append("、").append(matter.model()).append("、平米價格：").append(matter.price()).append(" 元。\n");
        }

        return detail.toString();
    }

}

• 裝修包的實現(xiàn)中每一個方法都會了 this，也就可以非常方便的用于連續(xù)填充各項物料。

• 同時在填充時也會根據(jù)物料計算平米數(shù)下的報價，吊頂和涂料按照平米數(shù)適量乘以常熟計算。

• 最后同樣提供了統(tǒng)一的獲取裝修清單的明細方法。

6.2.3、建造者方法

public class Builder {

    public IMenu levelOne(Double area) {
        return new DecorationPackageMenu(area, "豪華歐式")
                .appendCeiling(new LevelTwoCeiling())    // 吊頂，二級頂
                .appendCoat(new DuluxCoat())             // 涂料，多樂士
                .appendFloor(new ShengXiangFloor());     // 地板，圣象
    }

    public IMenu levelTwo(Double area){
        return new DecorationPackageMenu(area, "輕奢田園")
                .appendCeiling(new LevelTwoCeiling())   // 吊頂，二級頂
                .appendCoat(new LiBangCoat())           // 涂料，立邦
                .appendTile(new MarcoPoloTile());       // 地磚，馬可波羅
    }

    public IMenu levelThree(Double area){
        return new DecorationPackageMenu(area, "現(xiàn)代簡約")
                .appendCeiling(new LevelOneCeiling())   // 吊頂，二級頂
                .appendCoat(new LiBangCoat())           // 涂料，立邦
                .appendTile(new DongPengTile());        // 地磚，東鵬
    }

}

建造者的使用中就已經(jīng)非常容易了，統(tǒng)一的建造方式，通過不同物料填充出不同的裝修風格；豪華歐式、輕奢田園、現(xiàn)代簡約，如果將來業(yè)務擴展也可以將這部分內(nèi)容配置到數(shù)據(jù)庫自動生成。但整體的思想還可以使用創(chuàng)建者模式進行搭建。

6.3、測試驗證

編寫測試類：

@Test
public void test_Builder(){
    Builder builder = new Builder();
    // 豪華歐式
    System.out.println(builder.levelOne(132.52D).getDetail());
    // 輕奢田園
    System.out.println(builder.levelTwo(98.25D).getDetail());
    // 現(xiàn)代簡約
    System.out.println(builder.levelThree(85.43D).getDetail());
}

結(jié)果：

-------------------------------------------------------

裝修清單

套餐等級：豪華歐式

套餐價格：198064.39 元

房屋面積：132.52 平米

材料清單：

吊頂：裝修公司自帶、二級頂、平米價格：850 元。

涂料：多樂士(Dulux)、第二代、平米價格：719 元。

地板：圣象、一級、平米價格：318 元。

-------------------------------------------------------

裝修清單

套餐等級：輕奢田園

套餐價格：119865.00 元

房屋面積：98.25 平米

材料清單：

吊頂：裝修公司自帶、二級頂、平米價格：850 元。

涂料：立邦、默認級別、平米價格：650 元。

地磚：馬可波羅(MARCO POLO)、缺省、平米價格：140 元。

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裝修清單

套餐等級：現(xiàn)代簡約

套餐價格：90897.52 元

房屋面積：85.43 平米

材料清單：

吊頂：裝修公司自帶、一級頂、平米價格：260 元。

涂料：立邦、默認級別、平米價格：650 元。

地磚：東鵬瓷磚、10001、平米價格：102 元。

Process finished with exit code 0

測試結(jié)果是一樣的，調(diào)用方式也基本類似。但是目前的代碼結(jié)構(gòu)卻可以讓你很方便的很有調(diào)理的進行擴展業(yè)務開發(fā)。而不是以往一樣把所有代碼都寫到ifelse里面。

七、總結(jié)

通過上面對建造者模式的使用，已經(jīng)可以摸索出一點心得。那就是什么時候會選擇這樣的設計模式，當：一些基本物料不會變，而其組合經(jīng)常變化的時候，就可以選擇這樣的設計模式來構(gòu)建代碼。

此設計模式滿足了單一職責原則以及可復用的技術(shù)、建造者獨立、易擴展、便于控制細節(jié)風險。但同時當出現(xiàn)特別多的物料以及很多的組合后，類的不斷擴展也會造成難以維護的問題。但這種設計結(jié)構(gòu)模型可以把重復的內(nèi)容抽象到數(shù)據(jù)庫中，按照需要配置。這樣就可以減少代碼中大量的重復。

設計模式能帶給你的是一些思想，但在平時的開發(fā)中怎么樣清晰的提煉出符合此思路的建造模塊，是比較難的。需要經(jīng)過一些鍛煉和不斷承接更多的項目，從而獲得這部分經(jīng)驗。有的時候你的代碼寫的好，往往是倒逼的，復雜的業(yè)務頻繁的變化，不斷的挑戰(zhàn)！

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