虎年行大運 - Design Pattern - Builder

前言

工程師或多或少都曾經遇過因應服務的擴展，必須要增加輸入參數的情況。

今天接到要做一杯紅茶的需求? 好的沒問題!
建一個方法，只需要輸入茶包、冰塊、甜度三種參數，這樣不僅紅茶，連其他茶飲都可以一併完成。

過幾天接到飲品要有額外添加料的需求? 也沒問題!
在上述方法中增加一個新的參數，這參數會帶入要增加那些添加料的資訊，需求完成。

又過了幾天，飲品要分成大、中、小杯裝…?
飲品要分成店家提供的杯子或顧客自行攜帶的杯子…?
飲品要做成熱飲…?
飲品要出特定季節版本或活動版本…?
飲品要根據店別出特定店版本…?

太多太多的需求慢慢加進來，才會發現…你的參數是不是越來越多了? 從一行變兩行、變三行。如果這個方法來自於介面的話，那代表在更動上會動到更多更多的實做類別。

累不累?
麻不麻煩?

之後老闆說，準備開一間咖啡店，飲品作法與原先的飲料店不同，但至些需求參數相差無幾，頭開始痛了嗎?

你需要的是可以幫你在一個實作類別中抽離建構子(Constructor)與參數的東西。

就是今天要介紹的，在解綁建構子與輸入參數的設計模式 – Builder

主題

Builder Pattern

中文常見名稱 配接器模式、轉接器模式

屬於 Creational Pattern 的一種，目的是為了將建構子與過多的輸入參數解綁，讓建構子單純是建構子，參數的輸入可以根據流程進行動態的處理，而不是所有使用該方法的人都必須要求所有輸入參數的部分。

這樣就算今天需要建立許多的實作方法，每一個實作的方法與參數還是可以分開處理。你可以更彈性化的去加入其他設計模式來幫助完成。

優點:

• 解偶建構子與參數
• 動態參數處理

缺點:

• 只適用於相似性高的產出
• 若內部使用 Builder 過多則會造成模組數量容易肥大

該圖引用來自 Wiki Builder Pattern - Class Diagram

架構圖物件說明

項目	說明
Product	產品
Builder	介面
ConcreteBuilder	實作 Builder 介面的類別
Director	負責設計 ConcreteBuilder 該如何執行

實行方式

/**
 * @author kaichen
 * Builder 模式，把建構用的參數與建構子解耦，讓參數可以被特定的方法處理，並增加 Director 作為使用前的準備層，在這一層將參數依照特定邏輯放入 Builder 中
 */
public class Builder {
	public static void main(String [] args){
		InitBuilder initBuilder = new InitBuilderImpl();
		
		Director cb1 = new Director_1(initBuilder);
		System.out.println(cb1.getResult());
		
		Director cb2 = new Director_2(initBuilder);
		System.out.println(cb2.getResult());
	}
}

interface InitBuilder{
	public void setElement_1(String str);
	public void setElement_2(String str);
	public void setElement_3(String str);
	public void build();
	public String getResult();
}

class InitBuilderImpl implements InitBuilder{

	private String element_1;
	private String element_2;
	private String element_3;
	private String result;
	
	public InitBuilderImpl(){}
	
	@Override
	public void build() {
		result = new StringBuilder().append("E1: ").append(element_1).append(", ")
				                    .append("E2: ").append(element_2).append(", ")
				                    .append("E3: ").append(element_3).toString();		
	}

	@Override
	public String getResult() {
		return result;
	}

	@Override
	public void setElement_1(String str) {
		this.element_1 = str;
	}

	@Override
	public void setElement_2(String str) {
		this.element_2 = str;
	}

	@Override
	public void setElement_3(String str) {
		this.element_3 = str;
	}
}

interface Director {
	public void setElements();
	public String getResult();
}

class Director_1 implements Director{
	private final InitBuilder builder;
	private final String element_1 = "Builder 1 Element 1";
	private final String element_2 = "Builder 1 Element 2";
	private final String element_3 = "Builder 1 Element 3";
	
	public Director_1(InitBuilder builder){
		this.builder = builder;
		setElements();
		this.builder.build();
	}
	
	@Override
	public void setElements(){
		this.builder.setElement_1(element_1);
		this.builder.setElement_2(element_2);
		this.builder.setElement_3(element_3);
	}
	
	@Override
	public String getResult(){
		return this.builder.getResult();
	}
}

class Director_2 implements Director{
	private final InitBuilder builder;
	private final String element_1 = "Builder 2 Element 1";
	private final String element_2 = "Builder 2 Element 2";
	private final String element_3 = "Builder 2 Element 3";
	
	public Director_2(InitBuilder builder){
		this.builder = builder;
		setElements();
		this.builder.build();
	}
	
	@Override
	public void setElements(){
		this.builder.setElement_1(element_1);
		this.builder.setElement_2(element_2);
		this.builder.setElement_3(element_3);
	}
	
	@Override
	public String getResult(){
		return this.builder.getResult();
	}
}

而有時候為求處理上的方便，會把輸入參數的方法改寫為回傳本身，這樣就可以在一行內處理完。如以下:

interface InitBuilder{
    public InitBuilder setElement_1(String str);
    public InitBuilder setElement_2(String str);
    public InitBuilder setElement_3(String str);
    public void build();
    public String getResult();
}

class InitBuilderImpl implements InitBuilder{
    ...
        
    @Override
    public InitBuilder setElement_1(String str) {
        this.element_1 = str;
        return this;
    }

    @Override
    public InitBuilder setElement_2(String str) {
        this.element_2 = str;
        return this;
    }

    @Override
    public InitBuilder setElement_3(String str) {
        this.element_3 = str;
        return this;
    }
    
    ...
}

class Director_1 implements Director{
    ...
	
    @Override
    public void setElements(){
        this.builder.setElement_1(element_1)
                    .setElement_2(element_2)
                    .setElement_3(element_3);
    }
	
    ...
}

範例中建立介面 InitBuilder、實作類 InitBuilderImpl，藉由不同的 Director (Director_1、Director_2) 處理輸入參數、執行，取得不同的結果。

總結:

• Builder: 介面
• BuilderImpl: 不同的流程、資料處理邏輯 (面向系統)
• Director: 介面
• DirectorImpl: 不同的業務處理邏輯，內容會呼叫 BuilderImpl 協助完成全部或部分內容 (面向業務)

用一句話介紹 Builder Pattern: 解偶建構子或參數的設計模式

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