Паттерн Builder

Часть раздела Объектно-ориентированное программирование путешествия по Java на Coddy — урок 67 из 87.

Паттерн Строитель (Builder) — это порождающий паттерн проектирования, который решает распространенную проблему: создание сложных объектов с множеством необязательных параметров. Вместо создания множества конструкторов или передачи null для неиспользуемых параметров, Строитель позволяет конструировать объекты пошагово.

Представьте создание объекта User с обязательными полями (name, email) и необязательными (age, phone, address). Без Builder вам бы понадобились телескопические конструкторы или громоздкий конструктор с множеством параметров. Паттерн Builder предлагает более чистый подход:

public class User {
    private final String name;    // обязательно
    private final String email;   // обязательно
    private final int age;        // необязательно
    private final String phone;   // необязательно
    
    private User(UserBuilder builder) {
        this.name = builder.name;
        this.email = builder.email;
        this.age = builder.age;
        this.phone = builder.phone;
    }
    
    public static class UserBuilder {
        private final String name;
        private final String email;
        private int age;
        private String phone;
        
        public UserBuilder(String name, String email) {
            this.name = name;
            this.email = email;
        }
        
        public UserBuilder age(int age) {
            this.age = age;
            return this;
        }
        
        public UserBuilder phone(String phone) {
            this.phone = phone;
            return this;
        }
        
        public User build() {
            return new User(this);
        }
    }
}

Методы Builder возвращают this, что позволяет использовать цепочку вызовов методов — гибкий и читаемый способ создания объектов:

User user = new User.UserBuilder("Alice", "alice@email.com")
    .age(25)
    .phone("555-1234")
    .build();

Обратите внимание, что конструктор User является приватным — объекты могут быть созданы только через Builder. Этот паттерн особенно полезен, когда у объектов много необязательных полей, что делает ваш код более читаемым и менее подверженным ошибкам, чем длинные списки параметров.

Задание

Легко

Давайте создадим систему заказа пиццы, используя паттерн Builder (Строитель)! Вместо того чтобы иметь дело с конструктором, который принимает десятки параметров для всех возможных начинок и опций, вы создадите гибкий строитель, который сделает настройку пиццы чистой и читаемой.

Вы организуете свой код в двух файлах:

Pizza.java: Создайте класс Pizza, который использует паттерн Builder для конструирования. Ваша пицца должна иметь следующие поля:
size (String) — обязательное, представляет размер пиццы

cheese (boolean) — необязательное, по умолчанию false

pepperoni (boolean) — необязательное, по умолчанию false

mushrooms (boolean) — необязательное, по умолчанию false

Конструктор Pizza должен быть приватным и принимать в качестве параметра только PizzaBuilder, копируя все значения из строителя в поля пиццы.

Добавьте метод getDescription(), который возвращает строку в следующем формате: [size] Pizza with: [toppings], где toppings — это разделенный запятыми список начинок, значения которых равны true (Cheese, Pepperoni, Mushrooms). Если начинки не выбраны, часть с начинками должна содержать no toppings.

Создайте статический вложенный класс PizzaBuilder с:
- Конструктором, который принимает обязательный параметр size
- Методами cheese(), pepperoni() и mushrooms(), каждый из которых устанавливает соответствующее логическое значение в true и возвращает this для цепочки вызовов
- Методом build(), который возвращает новый объект Pizza
Main.java: Продемонстрируйте работу вашего строителя пиццы! Вы получите четыре входных значения: размер пиццы (String) и три значения yes/no (Strings), указывающие, нужно ли добавить сыр, пепперони и грибы соответственно.
Создайте PizzaBuilder с заданным размером. Затем, основываясь на каждом вводе yes/no, вызовите по цепочке соответствующие методы для начинок. Если ввод равен "yes", вызовите этот метод начинки; если "no", пропустите его. Наконец, вызовите build(), чтобы создать пиццу.

Выведите результат вызова getDescription() для вашей готовой пиццы.

Вы получите четыре входных значения по порядку: размер (String), добавить сыр (String: "yes" или "no"), добавить пепперони (String: "yes" или "no"), добавить грибы (String: "yes" или "no").

Например, при входных данных Large, yes, no, yes, вашим выводом будет: Large Pizza with: Cheese, Mushrooms

Обратите внимание, как паттерн Builder позволяет создавать пиццы с любой комбинацией начинок без необходимости создания отдельных конструкторов для каждого варианта!

Шпаргалка

Паттерн Строитель (Builder) — это порождающий паттерн проектирования для создания сложных объектов с множеством необязательных параметров. Он позволяет избежать «телескопических» конструкторов и длинных списков параметров, создавая объекты пошагово.

Структура

Паттерн состоит из:

Класса с приватным конструктором, который принимает только строителя
Статического внутреннего класса Builder, который конструирует объект
Методов строителя, которые возвращают this для цепочки вызовов (method chaining)
Метода build(), который создает финальный объект

Пример реализации

public class User {
    private final String name;    // обязательно
    private final String email;   // обязательно
    private final int age;        // необязательно
    private final String phone;   // необязательно
    
    private User(UserBuilder builder) {
        this.name = builder.name;
        this.email = builder.email;
        this.age = builder.age;
        this.phone = builder.phone;
    }
    
    public static class UserBuilder {
        private final String name;
        private final String email;
        private int age;
        private String phone;
        
        public UserBuilder(String name, String email) {
            this.name = name;
            this.email = email;
        }
        
        public UserBuilder age(int age) {
            this.age = age;
            return this;
        }
        
        public UserBuilder phone(String phone) {
            this.phone = phone;
            return this;
        }
        
        public User build() {
            return new User(this);
        }
    }
}

Использование с цепочкой вызовов

User user = new User.UserBuilder("Alice", "alice@email.com")
    .age(25)
    .phone("555-1234")
    .build();

Паттерн Строитель идеально подходит в тех случаях, когда объекты имеют много необязательных полей, обеспечивая читаемость и удобство поддержки кода по сравнению с конструкторами с многочисленными параметрами.

Попробуйте сами

import java.util.Scanner;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        
        // Считать входные данные
        String size = scanner.nextLine();
        String addCheese = scanner.nextLine();
        String addPepperoni = scanner.nextLine();
        String addMushrooms = scanner.nextLine();
        
        // TODO: Создать PizzaBuilder с заданным size
        // TODO: Вызвать цепочку методов для добавок на основе входных данных yes/no
        // TODO: Собрать пиццу и вывести её описание
        
    }
}