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9.建造者模式（Builder Pattern）

news 2025/7/7 1:11:12

定义

建造者模式（Builder Pattern）是一种创建型设计模式，旨在将复杂对象的构建过程与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。该模式的核心思想是通过一步步地构建一个复杂的对象，每个步骤独立且可扩展，并且最终的产品（对象）可以通过不同的构建步骤得到不同的结果。

结构：

建造者模式通常由以下几个角色组成：

Product（产品）：最终构建出来的复杂对象。
Builder（建造者）：抽象建造者，定义了构建各个部件的接口，通常会有一个返回产品的方法。
ConcreteBuilder（具体建造者）：实现了 Builder 接口，负责构建具体的部件，并最终生成产品。
Director（指挥者）：负责指导建造者进行构建，按照一定的顺序来调用建造者的方法，最终获取产品。
Client（客户端）：使用 Director 和 Builder 来构建产品。

类的设计分析:

1. House（产品类）

class House {// 复杂对象的定义，包含房屋的不同部分
};House 类表示最终要构建的复杂对象。
在这个例子中，它代表一个房子，包含房子的多个部分，如墙壁、屋顶、地板等。

2. HouseBuilder（抽象建造者）

class HouseBuilder {
public:House* GetResult() {return pHouse;}virtual ~HouseBuilder() {}
protected:House* pHouse;virtual void BuildPart1() = 0;virtual void BuildPart2() = 0;virtual void BuildPart3() = 0;virtual void BuildPart4() = 0;virtual void BuildPart5() = 0;
};

HouseBuilder 类是一个抽象建造者，它定义了建造过程中的各个步骤，如 BuildPart1 到 BuildPart5 方法。这些方法是用来构建房子的不同部分的。
GetResult() 方法返回最终构建的产品（House 对象）。
HouseBuilder 中的具体部分构建由继承类实现。

3. StoneHouse（具体产品类）

class StoneHouse : public House {// 石头房子可能有一些特定的功能
};

4. StoneHouseBuilder（具体建造者）

class StoneHouseBuilder : public HouseBuilder {
protected:virtual void BuildPart1() {// 构建房子的第一个部分（例如，地基）}virtual void BuildPart2() {// 构建房子的第二个部分（例如，墙壁）}virtual void BuildPart3() {// 构建房子的第三个部分（例如，屋顶）}virtual void BuildPart4() {// 构建房子的第四个部分（例如，窗户）}virtual void BuildPart5() {// 构建房子的第五个部分（例如，门）}
};

StoneHouseBuilder 类是 HouseBuilder 的具体实现类，负责实现如何一步步构建 StoneHouse（石头房子）的各个部分。每个 BuildPart 方法的实现可能会根据不同的房屋类型进行不同的构建。

5. HouseDirector（指挥者）

class HouseDirector {
public:HouseBuilder* pHouseBuilder;HouseDirector(HouseBuilder* pHouseBuilder) {this->pHouseBuilder = pHouseBuilder;}House* Construct() {pHouseBuilder->BuildPart1();for (int i = 0; i < 4; i++) {pHouseBuilder->BuildPart2();}bool flag = pHouseBuilder->BuildPart3();if (flag) {pHouseBuilder->BuildPart4();}pHouseBuilder->BuildPart5();return pHouseBuilder->GetResult();}
};

HouseDirector 类是指挥者角色，负责使用建造者 HouseBuilder 来构建产品（房子）。它定义了房子的建造过程，按照一定顺序调用建造者的各个方法，最终返回建造好的 House 产品。

6. Client（客户端）

客户端负责创建具体的建造者（如 StoneHouseBuilder）和指挥者（HouseDirector），并通过指挥者来完成房子的建造。

实现步骤

1.定义产品：首先定义 House 类，它包含房子各个部分的数据结构。
2.创建抽象建造者：定义一个 HouseBuilder 类，包含构建各个部分的抽象方法，以及返回最终产品的方法 GetResult。
3.创建具体建造者：实现 HouseBuilder 类的具体子类（如 StoneHouseBuilder），提供每个构建步骤的具体实现。
4.创建指挥者：定义一个 HouseDirector 类，它使用具体建造者按照顺序来构建房子。
5.客户端调用：客户端可以创建具体的建造者和指挥者，并通过指挥者来构建房子。

调用示例:

int main() {// 创建具体的建造者StoneHouseBuilder* builder = new StoneHouseBuilder();// 创建指挥者并传入建造者HouseDirector* director = new HouseDirector(builder);// 开始构建房子House* house = director->Construct();// 输出构建的结果std::cout << "House is built!" << std::endl;delete builder;delete director;delete house;return 0;
}

什么场景使用 Builder Pattern

建造者模式适用于以下几种场景：

复杂对象的创建过程：当一个对象的构建过程非常复杂时（有多个部件或多个构建步骤），可以使用建造者模式将构建过程拆分成多个步骤，使得每个步骤独立，并且支持不同的构建方式。

例如，构建复杂的文件解析器、数据库连接器、UI 界面等。
对象的组成部分不变，但表现形式不同：当构建的对象（如房子）由多个部件组成，但可以有不同的表现形式时，可以使用建造者模式。

例如，构建不同类型的房子（如木房子、石房子等），它们共享相同的构建步骤，但具体实现会有所不同。
需要一步一步构建对象的情况：当构建一个对象需要分多个步骤，且顺序不可随意改变时，建造者模式特别适用。

避免对象构建过程的重复：如果有多个地方需要重复相同的对象构建逻辑，建造者模式可以将构建过程封装在 Builder 类中，避免代码重复。

总结

建造者模式通过分离复杂对象的构建过程和对象的表示，使得构建过程更加灵活，支持多种对象表示方式。在实际开发中，当对象的构建过程繁琐且有多个可选的组成部分时，建造者模式是一种非常有效的设计模式。

定义

结构：