C++设计模式-建造者模式 原创 设计模式 2021年10月18日 20:55 夏至未至 1313 当前内容 7774 字，在路上，马上到，马上到 ### 目录 [TOC] ### 建造者模式介绍 #### 什么是建造者模式 建造者模式是较为复杂的创建型模式，`它将客户端与对象的创建过程分离`(这个对象很复杂，可能包含多个组件)，客户端无须知道复杂对象的内部组成部分与装配方式，只需要知道所需建造者的类型即可。 #### 为何使用建造者模式 建造者模式(Builder Pattern)： 将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。建造者模式是一种对象创建型模式。主要解决在软件系统中，有时候面临着"一个复杂对象"的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。 #### 模式核心 将变与不变分离开。 #### 何时使用建造者模式 (1) 需要生成的产品对象有复杂的内部结构，这些产品对象通常包含多个成员属性。 (2) 需要生成的产品对象的属性相互依赖，需要指定其生成顺序。 (3) 对象的创建过程独立于创建该对象的类。在建造者模式中通过引入了指挥者类，将创建过程封装在指挥者类中，而不在建造者类和客户类中。 (4) 隔离复杂对象的创建和使用，并使得相同的创建过程可以创建不同的产品。 ### 使用场景 #### 生活中场景 去肯德基，汉堡、可乐、薯条、炸鸡翅等是不变的，而其组合是经常变化的，生成出所谓的"套餐"。 #### 软件中场景 JAVA 中的 StringBuilder。 ### 模式特点 #### 优点 (1) 在建造者模式中，客户端不必知道产品内部组成的细节，将产品本身与产品的创建过程解耦，使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象。 (2) 每一个具体建造者都相对独立，而与其他的具体建造者无关，因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者，用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象。 (3) 可以更加精细地控制产品的创建过程。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中，使得创建过程更加清晰，也更方便使用程序来控制创建过程。 #### 缺点 (1) 建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，例如很多组成部分都不相同，不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。 (2) 如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大，增加系统的理解难度和运行成本。 ### 模式角色类 - 抽象建造者（AbstractBuilder）：创建一个Product对象的各个部件指定的抽象接口；一般声明两类方法，一类方法是buildPartX()，它们用于创建复杂对象的各个部件；另一类方法是getResult()，它们用于返回复杂对象。 - 具体建造者（ConcreteBuilder）：实现AbstractBuilder的接口，实现各个部件的具体构造和装配方法，定义并明确它所创建的复杂对象，也可以提供一个方法返回创建好的复杂产品对象。 - 产品角色（Product）：被构建的复杂对象，包含多个组成部件，具体建造者创建该产品的内部表示并定义它的装配过程。 - 指挥者（Director）： 指挥者又称为导演类，它负责安排复杂对象的建造次序，指挥者与抽象建造者之间存在关联关系，可以在其construct()建造方法中调用建造者对象的部件构造与装配方法，完成复杂对象的建造。客户端一般只需要与Director交互，指定建造者类型，然后通过构造函数或者setter方法将具体建造者对象传入Director。它主要作用是：隔离客户与对象的生产过程，并负责控制产品对象的生产过程。 ### 实操代码 #### 场景 使用建造者模式生成不同快餐套餐。 一个典型的套餐可以由以下部分组成： 一个汉堡（Burger）、一杯饮料（ Drink）和一份小吃（Snacks）。 其中： - 汉堡（Burger）可以是牛肉汉堡、鸡肉汉堡、猪肉汉堡 - 饮料（Drink）可以是可乐、矿泉水、哇哈哈 - 小吃（Snacks）可以是水饺、方便面、土豆片 #### 上机代码 #include<iostream> #include <cassert> // 产品角色(一个套餐) class ProductMeal { public: ProductMeal() { std::cout << "一个套餐被创建" << std::endl; }; ~ProductMeal() { std::cout << "一个套餐被销毁" << std::endl; }; void setBurger(const std::string& iburger) { mBurger = iburger; } void setDrink(const std::string& idrink) { mDrink = idrink; } void setSnacks(const std::string& isnacks) { mSnacks = isnacks; } void showMeal() { std::cout << "汉堡 " << mBurger << std::endl; std::cout << "饮料 " << mDrink << std::endl; std::cout << "小吃 " << mSnacks << std::endl; } private: std::string mBurger; std::string mDrink; std::string mSnacks; }; // 抽象建造者 class AbstractBuilder { public: virtual ~AbstractBuilder() = default; //抽象方法： // 创建汉堡 virtual void buildBurger() = 0; // 创建饮料 virtual void buildDrink() = 0; // 创建小吃 virtual void buildSnacks() = 0; // 获取这个套餐 virtual ProductMeal* getMeal() = 0; protected: AbstractBuilder() = default; }; // 具体建造者(套餐A) class ConcreteBuilderMeal_A : public AbstractBuilder { public: ConcreteBuilderMeal_A() { std::cout << "套餐A被创建" << std::endl; meal = new ProductMeal(); } ~ConcreteBuilderMeal_A() override { std::cout << "套餐A被销毁" << std::endl; delete meal; } void buildBurger() override { meal->setBurger("牛肉汉堡"); }; void buildDrink() override { meal->setDrink("可乐"); } void buildSnacks() override { meal->setSnacks("水饺"); } ProductMeal* getMeal() override { return meal; } private: ProductMeal* meal; }; // 套餐B class ConcreteBuilderMeal_B : public AbstractBuilder { public: ConcreteBuilderMeal_B() { std::cout << "套餐B被创建" << std::endl; meal = new ProductMeal(); } ~ConcreteBuilderMeal_B() override { std::cout << "套餐B被销毁" << std::endl; delete meal; } void buildBurger() override { meal->setBurger("鸡肉汉堡"); } void buildDrink() override { meal->setDrink("矿泉水"); } void buildSnacks() override { meal->setSnacks("方便面"); } ProductMeal* getMeal() override { return meal; } private: ProductMeal* meal; }; // 套餐C class ConcreteBuilderMeal_C : public AbstractBuilder { public: ConcreteBuilderMeal_C() { std::cout << "套餐C被创建" << std::endl; meal = new ProductMeal(); } ~ConcreteBuilderMeal_C() override { std::cout << "套餐C被销毁" << std::endl; delete meal; } void buildBurger() override { meal->setBurger("猪肉汉堡"); } void buildDrink() override { meal->setDrink("哇哈哈"); } void buildSnacks() override { meal->setSnacks("土豆片"); } ProductMeal* getMeal() override { return meal; } private: ProductMeal* meal; }; // 指挥者 class Director { public: Director() { std::cout << "指挥者被创建" << std::endl; }; ~Director() { std::cout << "指挥者被销毁" << std::endl; } // 不同建造者制作不同套餐 void setBuilder(AbstractBuilder* iBuilder) { this->builder = iBuilder; } //封装组装流程，返回建造结果 ProductMeal* construct() { assert(builder != nullptr); builder->buildBurger(); builder->buildDrink(); builder->buildSnacks(); return builder->getMeal(); } private: AbstractBuilder* builder = nullptr; }; // 测试 int main() { std::cout << "网站:https://www.codecomeon.com/" << std::endl; std::cout << std::endl; //指挥者 Director director; //抽象建造者 AbstractBuilder* builder; //产品：套餐 ProductMeal* meal; //指定具体建造者A builder = new ConcreteBuilderMeal_A(); director.setBuilder(builder); meal = director.construct(); meal->showMeal(); delete builder; std::cout << "======================" << std::endl; //指定具体建造者B builder = new ConcreteBuilderMeal_B(); director.setBuilder(builder); meal = director.construct(); meal->showMeal(); delete builder; std::cout << "======================" << std::endl; //指定具体建造者C builder = new ConcreteBuilderMeal_C(); director.setBuilder(builder); meal = director.construct(); meal->showMeal(); delete builder; getchar(); return 0; } #### 执行输出 网站:https://www.codecomeon.com/ 指挥者被创建 套餐A被创建 一个套餐被创建 汉堡 牛肉汉堡 饮料 可乐 小吃 水饺 套餐A被销毁 一个套餐被销毁 ====================== 套餐B被创建 一个套餐被创建 汉堡 鸡肉汉堡 饮料 矿泉水 小吃 方便面 套餐B被销毁 一个套餐被销毁 ====================== 套餐C被创建 一个套餐被创建 汉堡 猪肉汉堡 饮料 哇哈哈 小吃 土豆片 套餐C被销毁 一个套餐被销毁 ### 建造者模式与工厂模式 工厂模式是用来创建不同但是相关类型的对象（继承同一父类或者接口的一组子类），由给定的参数来决定创建哪种类型的对象。建造者模式是用来创建一种类型的复杂对象，通过设置不同的可选参数，“定制化”地创建不同的对象。 本文标题： C++设计模式-建造者模式 本文作者： 夏至未至 发布时间： 2021年10月18日 20:55 最近更新： 2022年2月9日 12:08 原文链接： 许可协议： 署名-非商业性-禁止演绎 4.0 国际(CC BY-NC-ND 4.0) 请按协议转载并保留原文链接及作者 设计模式(25) 上一个 C++设计模式-适配器模式 下一个 C++设计模式-原型模式 当前文章评论暂未开放,请移步至留言处留言。
