软件工程学习日志2025.11.3

软件设计模式 - 建造者模式实战
• 实验来源：石家庄铁道大学信息学院实验5

• 实验类型：模仿型实验

• 核心目标：深入理解建造者模式的原理并掌握实际应用

🔍 建造者模式核心理解

模式动机

建造者模式的核心价值在于将复杂对象的构建过程与其表示分离。在计算机组装这个典型案例中：
• 复杂对象：计算机（包含CPU、内存、硬盘、主机等多个部件）

• 稳定过程：组装流程固定（安装CPU→内存→硬盘→主机）

• 不同表示：最终产品可以是笔记本或台式机等不同形态

模式优势

1. 构建过程封装：指挥者统一管理组装流程
2. 产品表示灵活：相同构建过程可产生不同产品
3. 符合开闭原则：新增计算机类型只需添加新建造者

🏗️ 系统类图设计

classDiagram
class Computer {
-String cpu
-String memory
-String hardDisk
-String mainFrame
+setCPU(String cpu)
+setMemory(String memory)
+setHardDisk(String hardDisk)
+setMainFrame(String mainFrame)
+show()
}

class ComputerBuilder {<<abstract>>#Computer computer+buildComputer() void+buildCPU() void+buildMemory() void+buildHardDisk() void+buildMainFrame() void+getComputer() Computer
}class LaptopBuilder {+buildCPU() void+buildMemory() void+buildHardDisk() void+buildMainFrame() void
}class DesktopBuilder {+buildCPU() void+buildMemory() void+buildHardDisk() void+buildMainFrame() void
}class Director {-ComputerBuilder builder+setBuilder(ComputerBuilder builder)+construct() Computer
}ComputerBuilder <|-- LaptopBuilder
ComputerBuilder <|-- DesktopBuilder
ComputerBuilder o--> Computer
Director o--> ComputerBuilder

💻 核心代码实现

1. 产品类 - 计算机实体

/**

• 计算机产品类 - 代表被构建的复杂对象
  */
  public class Computer {
  private String cpu;
  private String memory;
  private String hardDisk;
  private String mainFrame;

  // Setter方法
  public void setCPU(String cpu) { this.cpu = cpu; }
  public void setMemory(String memory) { this.memory = memory; }
  public void setHardDisk(String hardDisk) { this.hardDisk = hardDisk; }
  public void setMainFrame(String mainFrame) { this.mainFrame = mainFrame; }

  /**

  • 展示电脑配置信息
    */
    public void show() {
    System.out.println("====== 电脑配置信息 ");
    System.out.println("主机：" + mainFrame);
    System.out.println("CPU：" + cpu);
    System.out.println("内存：" + memory);
    System.out.println("硬盘：" + hardDisk);
    System.out.println("===================");
    }
    }

2. 抽象建造者 - 定义构建接口

/**

• 抽象建造者 - 定义计算机组装的通用接口
  */
  public abstract class ComputerBuilder {
  protected Computer computer;

  public Computer getComputer() {
  return computer;
  }

  /**

  • 创建计算机实例
    */
    public void buildNewComputer() {
    computer = new Computer();
    }

  // 抽象构建方法
  public abstract void buildMainFrame();
  public abstract void buildCPU();
  public abstract void buildMemory();
  public abstract void buildHardDisk();
  }

3. 具体建造者 - 笔记本构建器

/**

• 具体建造者 - 笔记本电脑组装实现
  */
  public class LaptopBuilder extends ComputerBuilder {

  @Override
  public void buildMainFrame() {
  computer.setMainFrame("联想轻薄本专用主板");
  System.out.println("安装笔记本主板...");
  }

  @Override
  public void buildCPU() {
  computer.setCPU("Intel Core i7-1260P 移动版");
  System.out.println("安装笔记本CPU...");
  }

  @Override
  public void buildMemory() {
  computer.setMemory("16GB LPDDR5 4800MHz");
  System.out.println("安装笔记本内存...");
  }

  @Override
  public void buildHardDisk() {
  computer.setHardDisk("1TB NVMe SSD");
  System.out.println("安装笔记本硬盘...");
  }
  }

4. 具体建造者 - 台式机构建器

/**

• 具体建造者 - 台式电脑组装实现
  */
  public class DesktopBuilder extends ComputerBuilder {

  @Override
  public void buildMainFrame() {
  computer.setMainFrame("华硕TUF GAMING ATX大板");
  System.out.println("安装台式机主板...");
  }

  @Override
  public void buildCPU() {
  computer.setCPU("AMD Ryzen 7 7700X");
  System.out.println("安装台式机CPU...");
  }

  @Override
  public void buildMemory() {
  computer.setMemory("32GB DDR5 5200MHz");
  System.out.println("安装台式机内存...");
  }

  @Override
  public void buildHardDisk() {
  computer.setHardDisk("2TB SSD + 4TB HDD");
  System.out.println("安装台式机硬盘...");
  }
  }

5. 指挥者 - 控制构建流程

/**

• 指挥者 - 控制计算机的组装流程
  */
  public class Director {
  private ComputerBuilder builder;

  public void setBuilder(ComputerBuilder builder) {
  this.builder = builder;
  }

  /**

  • 构建计算机的稳定流程
    */
    public Computer construct() {
    System.out.println("开始组装计算机...");

    builder.buildNewComputer(); // 步骤1：创建新计算机
    builder.buildMainFrame(); // 步骤2：安装主机
    builder.buildCPU(); // 步骤3：安装CPU
    builder.buildMemory(); // 步骤4：安装内存
    builder.buildHardDisk(); // 步骤5：安装硬盘

    System.out.println("计算机组装完成！");
    return builder.getComputer();
    }
    }

6. 客户端测试代码

/**

• 客户端测试类
  */
  public class Client {
  public static void main(String[] args) {
  // 创建指挥者
  Director director = new Director();

   System.out.println("=== 组装笔记本电脑 ===");// 组装笔记本电脑ComputerBuilder laptopBuilder = new LaptopBuilder();director.setBuilder(laptopBuilder);Computer laptop = director.construct();laptop.show();System.out.println("\n=== 组装台式电脑 ===");// 组装台式电脑ComputerBuilder desktopBuilder = new DesktopBuilder();director.setBuilder(desktopBuilder);Computer desktop = director.construct();desktop.show();// 验证两个计算机对象不同System.out.println("两台电脑是否相同: " + (laptop == desktop));
  

  }
  }

🎯 运行结果示例

=== 组装笔记本电脑 ===
开始组装计算机...
安装笔记本主板...
安装笔记本CPU...
安装笔记本内存...
安装笔记本硬盘...
计算机组装完成！
====== 电脑配置信息 ======
主机：联想轻薄本专用主板
CPU：Intel Core i7-1260P 移动版
内存：16GB LPDDR5 4800MHz
硬盘：1TB NVMe SSD

=== 组装台式电脑 ===
开始组装计算机...
安装台式机主板...
安装台式机CPU...
安装台式机内存...
安装台式机硬盘...
计算机组装完成！
====== 电脑配置信息 ======
主机：华硕TUF GAMING ATX大板
CPU：AMD Ryzen 7 7700X
内存：32GB DDR5 5200MHz
硬盘：2TB SSD + 4TB HDD

两台电脑是否相同: false

📝 编程规范实践总结

代码规范要点

1. 命名规范：类名大驼峰，方法名小驼峰
2. 访问控制：属性private，建造者引用protected
3. 注释完整：每个类和方法都有JavaDoc说明
4. 包结构清晰：相关类组织在合适包中
5. 格式统一：一致的缩进和代码风格

设计模式最佳实践

1. 单一职责：每个类职责明确
2. 依赖倒置：依赖于抽象而非具体实现
3. 开闭原则：易于扩展新的建造者

💡 学习收获与反思

掌握程度评估

• ✅ 理解了建造者模式的结构和动机

• ✅ 能够绘制标准的UML类图

• ✅ 实现了完整的代码示例

• ✅ 遵循了编程规范要求

实际应用思考

建造者模式不仅适用于计算机组装，在软件开发中还有很多应用场景：
• 文档生成器（HTML、PDF等不同格式）

• 餐饮订单系统（不同套餐组合）