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全面解析設(shè)計(jì)模式中的建造者模式及相關(guān)C++實(shí)現(xiàn)

更新時(shí)間：2016年03月09日 17:18:04 作者：夢(mèng)在天涯

這篇文章主要介紹了設(shè)計(jì)模式中的建造者模式及相關(guān)C++實(shí)現(xiàn),需要的朋友可以參考下

生活中有著很多的建造者的例子，個(gè)人覺(jué)得大學(xué)生活就是一個(gè)建造者模式的最好體驗(yàn)：
要完成大學(xué)教育，一般將大學(xué)教育過(guò)程分成 4 個(gè)學(xué)期進(jìn)行，因此沒(méi)有學(xué)習(xí)可以看作是構(gòu)建完整大學(xué)教育的一個(gè)部分構(gòu)建過(guò)程，每個(gè)人經(jīng)過(guò)這 4 年的（4 個(gè)階段）構(gòu)建過(guò)程得到的最后的結(jié)果不一樣，因?yàn)榭赡茉谒膫€(gè)階段的構(gòu)建中引入了很多的參數(shù)（每個(gè)人的機(jī)會(huì)和際遇不完全相同）。

建造者模式要解決的也正是這樣的問(wèn)題：當(dāng)我們要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象很復(fù)雜的時(shí)候（通常是由很多其他的對(duì)象組合而成），我們要要復(fù)雜對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程和這個(gè)對(duì)象的表示（展示）分離開(kāi)來(lái)，這樣做的好處就是通過(guò)一步步的進(jìn)行復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)建，由于在每一步的構(gòu)造過(guò)程中可以引入?yún)?shù)，使得經(jīng)過(guò)相同的步驟創(chuàng)建最后得到的對(duì)象的展示不一樣。

對(duì)象性質(zhì)的建造

有些情況下，一個(gè)對(duì)象會(huì)有一些重要的性質(zhì)，在它們沒(méi)有恰當(dāng)?shù)闹抵埃瑢?duì)象不能作為一個(gè)完整的產(chǎn)品使用。比如，一個(gè)電子郵件有發(fā)件人地址、收件人地址、主題、內(nèi)容、附錄等部分，而在最起碼的收件人地址未被賦值之前，這個(gè)電子郵件不能發(fā)出。

有些情況下，一個(gè)對(duì)象的一些性質(zhì)必須按照某個(gè)順序賦值才有意義。在某個(gè)性質(zhì)沒(méi)有賦值之前，另一個(gè)性質(zhì)則無(wú)法賦值。這些情況使得性質(zhì)本身的建造涉及到復(fù)雜的商業(yè)邏輯。

這時(shí)候，此對(duì)象相當(dāng)于一個(gè)有待建造的產(chǎn)品，而對(duì)象的這些性質(zhì)相當(dāng)于產(chǎn)品的零件，建造產(chǎn)品的過(guò)程就是組合零件的過(guò)程。由于組合零件的過(guò)程很復(fù)雜，因此，這些"零件"的組合過(guò)程往往被"外部化"到一個(gè)稱作建造者的對(duì)象里，建造者返還給客戶端的是一個(gè)全部零件都建造完畢的產(chǎn)品對(duì)象。

命名的考慮

之所以使用"建造者"而沒(méi)有用"生成器"就是因?yàn)橛昧慵a(chǎn)產(chǎn)品，"建造"更為合適，"創(chuàng)建"或"生成"不太恰當(dāng)。
建造者模式的典型結(jié)構(gòu)圖為：

201639171557376.jpg (558×379)

建造者模式的關(guān)鍵是其中的 Director 對(duì)象并不直接返回對(duì)象，而是通過(guò)一步步（BuildPartA，BuildPartB，BuildPartC）來(lái)一步步進(jìn)行對(duì)象的創(chuàng)建。當(dāng)然這里 Director 可以提供一個(gè)默認(rèn)的返回對(duì)象的接口（即返回通用的復(fù)雜對(duì)象的創(chuàng)建，即不指定或者特定唯一指定 BuildPart 中的參數(shù)）。
建造者模式的實(shí)現(xiàn)

完整代碼示例（code）：建造者模式的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，這里為了方便初學(xué)者的學(xué)習(xí)和參考，將給出完整的實(shí)現(xiàn)代碼（所有代碼采用 C++實(shí)現(xiàn)，并在 VC 6.0 下測(cè)試運(yùn)行）。

代碼片斷 1：Product.h

//Product.h
#ifndef _PRODUCT_H_
#define _PRODUCT_H_
class Product{
  public:
  Product();
  ~Product();
  void ProducePart();
  protected:
  private:
};
class ProductPart{
  public:
  ProductPart();
  ~ProductPart();
  ProductPart* BuildPart();
  protected:
  private:
};
#endif //~_PRODUCT_H_

代碼片斷 2：Product.cpp

//Product.cpp
#include "Product.h"
#include <iostream>
using namespace std;
Product::Product(){
  ProducePart();
  cout<<"return a product"<<endl;
}
Product::~Product(){
}
void Product::ProducePart(){
  cout<<"build part of product.."<<endl;
}
ProductPart::ProductPart(){
  //cout<<"build productpart.."<<endl;
}
ProductPart::~ProductPart(){
}
ProductPart* ProductPart::BuildPart(){
  return new ProductPart;
}

代碼片斷 3：Builder.h

//Builder.h
#ifndef _BUILDER_H_
#define _BUILDER_H_
#include <string>
using namespace std;
class Product;
class Builder{
  public:
  virtual ~Builder();
  virtual void BuildPartA(const string& buildPara) = 0;
  virtual void BuildPartB(const string& buildPara) = 0;
  virtual void BuildPartC(const string& buildPara) = 0;
  virtual Product* GetProduct() = 0;
  protected:
  Builder();
  private:
};

class ConcreteBuilder:public Builder{
  public:
  ConcreteBuilder();
  ~ConcreteBuilder();
  void BuildPartA(const string& buildPara);
  void BuildPartB(const string& buildPara);
  void BuildPartC(const string& buildPara);
  Product* GetProduct();
  protected:
  private:
};
#endif //~_BUILDER_H_

代碼片斷 4：Builder.cpp

//Builder.cpp
#include "Builder.h"
#include "Product.h"
#include <iostream>
using namespace std;
Builder::Builder(){
}
Builder::~Builder(){
}
ConcreteBuilder::ConcreteBuilder(){
}
ConcreteBuilder::~ConcreteBuilder(){
}
void ConcreteBuilder::BuildPartA(const string& buildPara){
  cout<<"Step1:Build PartA..."<<buildPara<<endl;
}
void ConcreteBuilder::BuildPartB(const string& buildPara){
  cout<<"Step1:Build PartB..."<<buildPara<<endl;
}
void ConcreteBuilder::BuildPartC(const string& buildPara){
  cout<<"Step1:Build PartC..."<<buildPara<<endl;
}
Product* ConcreteBuilder::GetProduct(){
  BuildPartA("pre-defined");
  BuildPartB("pre-defined");
  BuildPartC("pre-defined");
  return new Product();
}

代碼片斷 5：Director.h

//Director.h
#ifndef _DIRECTOR_H_
#define _DIRECTOR_H_
class Builder;
class Director{
  public:
  Director(Builder* bld);
  ~Director();
  void Construct();
  protected:
  private:
  Builder* _bld;
};

#endif //~_DIRECTOR_H_

代碼片斷 6：Director.cpp

//Director.cpp
#include "director.h"
#include "Builder.h"
Director::Director(Builder* bld){
  _bld = bld;
}
Director::~Director(){
}
void Director::Construct(){
  _bld->BuildPartA("user-defined");
  _bld->BuildPartB("user-defined");
  _bld->BuildPartC("user-defined");
}

代碼片斷 7：main.cpp

//main.cpp
#include "Builder.h"
#include "Product.h"
#include "Director.h"
#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc,char* argv[]){
  Director* d = new Director(new ConcreteBuilder());
  d->Construct();
  return 0;
}

代碼說(shuō)明：建造者模式的示例代碼中，BuildPart 的參數(shù)是通過(guò)客戶程序員傳入的，這里為了簡(jiǎn)單說(shuō)明問(wèn)題，使用"user-defined"代替，實(shí)際的可能是在 Construct 方法中傳入這 3 個(gè)參數(shù)，這樣就可以得到不同的細(xì)微差別的復(fù)雜對(duì)象了。

以下情況應(yīng)當(dāng)使用建造者模式：

1、需要生成的產(chǎn)品對(duì)象有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
2、需要生成的產(chǎn)品對(duì)象的屬性相互依賴，建造者模式可以強(qiáng)迫生成順序。
3、在對(duì)象創(chuàng)建過(guò)程中會(huì)使用到系統(tǒng)中的一些其它對(duì)象，這些對(duì)象在產(chǎn)品對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程中不易得到。

使用建造者模式主要有以下效果：

1、建造模式的使用使得產(chǎn)品的內(nèi)部表象可以獨(dú)立的變化。使用建造者模式可以使客戶端不必知道產(chǎn)品內(nèi)部組成的細(xì)節(jié)。
2、每一個(gè)Builder都相對(duì)獨(dú)立，而與其它的Builder無(wú)關(guān)。
3、模式所建造的最終產(chǎn)品更易于控制。

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