【设计模式】3、builder 建造者模式

三、builder 模式（生成器）

https://refactoringguru.cn/design-patterns/builder# 需求
1. 如果需要构造的产品, 可能有很多种类, 则构造函数需要很多参数.
但如果实际每种产品只需要部分参数, 那么就会出现冗长的参数列表, 难以使用.# 方案
builder 模式, 把产品的构造代码, 单独放在一个名为 builder 的独立对象中.该模式, 将对象的构建, 拆分为若干步骤.每次创建对象时, 都通过 builder 对象执行其中的部分步骤.## builder 是接口
如果希望生成多种类似的产品, 则希望 builder 是接口## 可选的 director(主管)
client 可以直接使用 builder, 也可以借助 director (让 director 封装 builder 的各种快捷操作)

目录层级如下：

03builder
├── 031house
│   ├── builder.go
│   ├── director.go
│   ├── director_test.go
│   ├── house.go
│   ├── igloo_builder.go
│   ├── normal_builder.go
│   └── readme.md
└── readme.md

3.1 build 房屋

# 示例
参考: https://refactoringguru.cn/design-patterns/builder/go/example
需求: build 各种房屋: 如 冰屋, 或普通房屋1. 抽象 build 过程中的相似步骤: 因为各种房屋的 build 流程是相似的, 则可以抽象出 [相似的步骤].
2. 定义 builder 接口: 把这些 [相似的步骤] 放在 builder 接口中.
3. 实现 builder 接口: 然后, [builder 接口] 可以有多种实现, 比如 [冰屋 builder 实现], 或 [普通房屋 builder 实现].
4. builder 提供获取产品的方法: 因为 [各种 builder 的实现] 构建出的产品, 并不一定是符合相同接口的, 所以, 每种 builder 可以获取自己的构建的产品结果.
5. (可选) 定义 director, 封装 builder 的常见操作: 因为 builder 的步骤很多, 为了方便 client 的使用, 可以把常见操作封装在 director 中. (即把复杂封装在 director, 把简单留给 client)
6. client 使用: client 可以使用 director, 或者使用 builder, 构建产品, 并获取产品.具体详见本文件夹的代码

3.1.1 builder.go

package _31buildertype builder interface {// SetWindowType 步骤: 设置窗户SetWindowType()// SetDoorType 步骤: 设置门SetDoorType()// SetNumFloor 步骤: 设置楼层SetNumFloor()// GetHouse 结果: 获取建造出的房屋GetHouse() house// Reset 清空构造器的所有步骤, 以备后续建造Reset()
}

3.1.2 director.go

package _31builder// director 主管, 封装了常见的 builder 流程, 方便 client 使用
type director struct {// builder 封装的建造者builder builder
}// NewDirector 新建主管
func NewDirector(b builder) *director {return &director{builder: b,}
}// SetBuilder 给 Director 切换 builder
func (d *director) SetBuilder(b builder) {d.builder = b
}// BuildHouse 真正封装的行为: 使用 builder 建造房屋
func (d *director) BuildHouse() house {b := d.builder// 执行 builder 的各步骤b.SetWindowType()b.SetDoorType()b.SetNumFloor()// 获取 build 的结果hs := b.GetHouse()// 清空已执行的步骤, 以备后续 build 新产品b.Reset()return hs
}

3.1.3 director_test.go

package _31builderimport ("github.com/stretchr/testify/require""testing"
)// 使用 director 构建房屋
func TestDirectorBuildHouse(t *testing.T) {iglooBuilder := NewIglooBuilder()director := NewDirector(iglooBuilder)iglooHouse := director.BuildHouse()require.EqualValues(t, "冰窗", iglooHouse.windowType)require.EqualValues(t, "冰门", iglooHouse.doorType)require.EqualValues(t, 1, iglooHouse.numFloor)normalBuilder := NewNormalBuilder()director.SetBuilder(normalBuilder)normalHouse := director.BuildHouse()require.EqualValues(t, "落地窗", normalHouse.windowType)require.EqualValues(t, "防盗门", normalHouse.doorType)require.EqualValues(t, 10, normalHouse.numFloor)
}

3.1.4 house.go

package _31builder// 建造出的房屋产品
type house struct {windowType stringdoorType   stringnumFloor   int
}

3.1.5 igloo_builder.go

package _31builder// iglooBuilder 冰屋建造者
type iglooBuilder struct {windowType stringdoorType   stringnumFloor   int// 建造的结果house house
}// NewIglooBuilder 构造 iglooBuilder, 返回接口, 以便调用者(如 director)切换不同的 builder 实现
func NewIglooBuilder() builder {return &iglooBuilder{windowType: "",doorType:   "",numFloor:   0,house:      house{},}
}func (b *iglooBuilder) SetWindowType() {b.windowType = "冰窗"
}func (b *iglooBuilder) SetDoorType() {b.doorType = "冰门"
}func (b *iglooBuilder) SetNumFloor() {b.numFloor = 1
}func (b *iglooBuilder) GetHouse() house {return house{windowType: b.windowType,doorType:   b.doorType,numFloor:   b.numFloor,}
}func (b *iglooBuilder) Reset() {b.windowType = ""b.doorType = ""b.numFloor = 0b.house = house{}
}

3.1.6 normal_builder.go

package _31builder// normalBuilder 普通房屋建造者
type normalBuilder struct {windowType stringdoorType   stringnumFloor   int// 建造的结果house house
}// NewNormalBuilder 构造 normalBuilder, 返回 builder 接口, 方便调用者切换不同的 builder 实现
func NewNormalBuilder() builder {return &normalBuilder{windowType: "",doorType:   "",numFloor:   0,house:      house{},}
}func (b *normalBuilder) SetWindowType() {b.windowType = "落地窗"
}func (b *normalBuilder) SetDoorType() {b.doorType = "防盗门"
}func (b *normalBuilder) SetNumFloor() {b.numFloor = 10
}func (b *normalBuilder) GetHouse() house {return house{windowType: b.windowType,doorType:   b.doorType,numFloor:   b.numFloor,}
}func (b *normalBuilder) Reset() {b.windowType = ""b.doorType = ""b.numFloor = 0b.house = house{}
}

3.1.7 测试

go test -v ./03builder/...
=== RUN   TestDirectorBuildHouse
--- PASS: TestDirectorBuildHouse (0.00s)
PASS
ok      godp/03builder/031house 0.111s

3.2 option

需求: 实现连接池, 其有若干参数, 如最大连接数, 最大空闲连接数, 是否打印 sql 等

如果希望用户可以传入可选的参数, 覆盖默认的参数, 则可以用 builder 模式, 实现链式的调用

目录层级：

03builder/032conn_pool
├── option.go
├── pool.go
├── pool_test.go
└── readme.md

3.2.1 pool_test.go

package _32conn_poolimport ("github.com/stretchr/testify/require""testing"
)// 直接方式, 需 client 手动创建 option
func TestNewPoolDirectly(t *testing.T) {// 支持默认行为pDefault := NewPool()require.EqualValues(t, defaultMaxConn, pDefault.MaxConn)require.EqualValues(t, defaultMaxIdleConn, pDefault.MaxIdleConn)require.EqualValues(t, defaultShowSQL, pDefault.ShowSQL)// 支持自定义行为, 初始化时调用expectMaxConn := 8expectMaxIdleConn := 6expectShowSQL := trueopts := []poolOpt{func(p *pool) { p.MaxConn = expectMaxConn },func(p *pool) { p.MaxIdleConn = expectMaxIdleConn },func(p *pool) { p.ShowSQL = expectShowSQL },}p := NewPool(opts...)require.EqualValues(t, expectMaxConn, p.MaxConn)require.EqualValues(t, expectMaxIdleConn, p.MaxIdleConn)require.EqualValues(t, expectShowSQL, p.ShowSQL)// 支持自定义行为, 初始化时调用, 且后续继续调用expectMaxConn = 7expectMaxIdleConn = 4expectShowSQL = truep1 := NewPool(func(p *pool) { p.MaxConn = expectMaxConn }, func(p *pool) { p.MaxIdleConn = expectMaxIdleConn }).WithOpts(func(p *pool) { p.MaxIdleConn = expectMaxIdleConn },func(p *pool) { p.ShowSQL = expectShowSQL },)require.EqualValues(t, expectMaxConn, p1.MaxConn)require.EqualValues(t, expectMaxIdleConn, p1.MaxIdleConn)require.EqualValues(t, expectShowSQL, p1.ShowSQL)
}// 简易方式, 封装常见步骤, 并链式调用各步骤
func TestNewPoolEasy(t *testing.T) {// 支持默认行为pDefault := NewPool()require.EqualValues(t, defaultMaxConn, pDefault.MaxConn)require.EqualValues(t, defaultMaxIdleConn, pDefault.MaxIdleConn)require.EqualValues(t, defaultShowSQL, pDefault.ShowSQL)// 支持自定义行为p := NewPool().setMaxConn(8).setMaxIdleConn(6).setShowSQL(true)require.EqualValues(t, 8, p.MaxConn)require.EqualValues(t, 6, p.MaxIdleConn)require.EqualValues(t, true, p.ShowSQL)
}

3.3.2 pool.go

package _32conn_pool// 定义 产品, 即连接池 pool
type pool struct {// 最大连接数MaxConn int// 最大空闲连接MaxIdleConn int// 打印 SQLShowSQL bool
}const (defaultMaxConn     = 10defaultMaxIdleConn = 5defaultShowSQL     = false
)// NewPool 构造 pool
// 因为 opts 是可选的参数(即 ... 的), 如果未传入则期望默认行为, 如果传入则期望覆盖部分默认行为
func NewPool(opts ...poolOpt) *pool {// 默认连接池p := &pool{MaxConn:     defaultMaxConn,MaxIdleConn: defaultMaxIdleConn,ShowSQL:     defaultShowSQL,}// 应用传入的选项, 覆盖默认的参数for _, opt := range opts {opt(p)}// 返回构造的连接池return p
}func (p *pool) WithOpts(opts ...poolOpt) *pool {for _, opt := range opts {opt(p)}return p
}// 封装常见步骤
func (p *pool) setMaxConn(n int) *pool {p.MaxConn = nreturn p
}func (p *pool) setMaxIdleConn(n int) *pool {p.MaxIdleConn = nreturn p
}func (p *pool) setShowSQL(s bool) *pool {p.ShowSQL = sreturn p
}

3.3.3 option.go

package _32conn_pool// 定义 option 函数, 其会被传入 产品的构造函数, 用于改变产品的默认参数
// 该函数的输入是 pool 指针
// 函数内部, 会改变 pool 指针的某些参数
// 该函数没有输出值
type poolOpt func(p *pool)

3.3 自行车加工

https://kamacoder.com/problempage.php?pid=1084

题目描述
小明家新开了一家自行车工厂，用于使用自行车配件（车架 frame 和车轮 tires ）进行组装定制不同的自行车，包括山地车和公路车。山地车使用的是Aluminum Frame（铝制车架）和 Knobby Tires（可抓地轮胎），公路车使用的是 Carbon Frame （碳车架）和 Slim Tries。现在它收到了一笔订单，要求定制一批自行车，请你使用【建造者模式】告诉小明这笔订单需要使用那些自行车配置吧。输入描述
输入的第一行是一个整数 N（1 ≤ N ≤ 100），表示订单的数量。 接下来的 N 行，每行输入一个字符串，字符串表示客户的自行车需求。字符串可以包含关键词 "mountain" 或 "road"，表示客户需要山地自行车或公路自行车。输出描述
对于每笔订单，输出该订单定制的自行车配置。
输入示例
3
mountain
road
mountain输出示例
Aluminum Frame Knobby Tires
Carbon Frame Slim Tires
Aluminum Frame Knobby Tires提示信息
在本例中：产品为自行车，可以有两个建造者：山地车建造者和公路车建造者。

3.3.1 目录层级

├── bicycle.go
├── bicycle_builder.go
├── director.go
├── main.go
├── mountain_bicycle_builder.go
├── readme.md
└── road_bicycle_builder.go

3.3.2 bicycle_builder

package main// BicycleBuilder 自行车建造者, 通用接口
type BicycleBuilder interface {// 构建车架buildFrame()// 构建轮胎buildTrie()// 获取构建的结果getBicycle() bicycle// 重置reset()
}

3.3.3 mountain_bicycle_builder

package main// 山地车建造者, 具体实现
type mountainBicycleBuilder struct {// 构建出的产品: 山地车mountainBicycle bicycle
}func NewMountainBicycleBuilder() *mountainBicycleBuilder {return &mountainBicycleBuilder{}
}// 山地车建造者, 建造车架实现
func (b *mountainBicycleBuilder) buildFrame() {b.mountainBicycle.frame = "Aluminum Frame"
}// 山地车建造者, 建造轮胎实现
func (b *mountainBicycleBuilder) buildTrie() {b.mountainBicycle.trie = "Knobby Tires"
}func (b *mountainBicycleBuilder) getBicycle() bicycle {return b.mountainBicycle
}func (b *mountainBicycleBuilder) reset() {b.mountainBicycle = bicycle{}
}

3.3.4 road_bicycle_builder

package main// 公路车建造者, 具体实现
type roadBicycleBuilder struct {// 构建出的产品: 公路车roadBicycle bicycle
}func NewRoadBicycleBuilder() *roadBicycleBuilder {return &roadBicycleBuilder{}
}// 公路车建造者, 建造车架, 具体实现
func (b *roadBicycleBuilder) buildFrame() {b.roadBicycle.frame = "Carbon Frame"
}// 公路车建造者, 建造轮胎, 具体实现
func (b *roadBicycleBuilder) buildTrie() {b.roadBicycle.trie = "Slim Tires"
}// 获取构建的产品: 公路车
func (b *roadBicycleBuilder) getBicycle() bicycle {return b.roadBicycle
}func (b *roadBicycleBuilder) reset() {b.roadBicycle = bicycle{}
}

3.3.5 director

package maintype Director struct {builder BicycleBuilder
}func NewDirector() *Director {return &Director{builder: nil}
}func (d *Director) BuildBicycle() bicycle {d.builder.buildFrame()d.builder.buildTrie()bi := d.builder.getBicycle()d.builder.reset()return bi
}func (d *Director) setBuilder(b BicycleBuilder) {d.builder = b
}

3.3.6 bicycle

package mainimport "fmt"// 公路车, 产品
type bicycle struct {// 车架frame string// 轮胎trie string
}// 打印 公路车的信息
func (r *bicycle) info() string {return fmt.Sprintf("%v %v", r.frame, r.trie)
}

3.3.7 main

package mainimport ("bufio""fmt""os""strconv"
)/*
// 运行
go run .// 输入
3
mountain
road
mountain// 输出
Aluminum Frame Knobby Tires
Carbon Frame Slim Tires
Aluminum Frame Knobby Tires
*/
func main() {scanner := bufio.NewScanner(os.Stdin)scanner.Scan()n, _ := strconv.Atoi(scanner.Text())for i := 0; i < n; i++ {scanner.Scan()bicycleType := scanner.Text()var builder BicycleBuilderswitch bicycleType {case "mountain":builder = NewMountainBicycleBuilder()case "road":builder = NewRoadBicycleBuilder()default:continue}d := NewDirector()d.setBuilder(builder)bi := d.BuildBicycle()fmt.Println(bi.info())}
}