目錄

引言

一、Builder 模式概述

二、Builder 模式舉例

三、Builder 模式的結(jié)構(gòu)

四、Builder 模式的實(shí)現(xiàn)

五、Builder 模式的優(yōu)缺點(diǎn)

六、總結(jié)

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引言

????????Builder 模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，旨在將復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)建過(guò)程與其表示分離。通過(guò)一步步構(gòu)建對(duì)象，Builder 模式允許在構(gòu)建過(guò)程中引入?yún)?shù)，從而生成不同的對(duì)象表示。本文將通過(guò)理論講解和代碼示例，深入探討 Builder 模式的核心思想、適用場(chǎng)景及其實(shí)現(xiàn)方式。

一、Builder 模式概述

核心思想
????????Builder 模式的核心思想是將復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)建過(guò)程分解為多個(gè)步驟，并通過(guò)一個(gè)指導(dǎo)者（Director）對(duì)象來(lái)協(xié)調(diào)這些步驟。這樣做的好處是：
????????構(gòu)建過(guò)程與表示分離：對(duì)象的構(gòu)建過(guò)程獨(dú)立于其最終表示，使得相同的構(gòu)建過(guò)程可以生成不同的對(duì)象。
????????靈活性：通過(guò)在每一步驟中引入?yún)?shù)，可以靈活地調(diào)整對(duì)象的構(gòu)建過(guò)程。

適用場(chǎng)景
Builder 模式適用于以下場(chǎng)景：
????????需要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象非常復(fù)雜，由多個(gè)部分組成。
????????對(duì)象的構(gòu)建過(guò)程需要分步驟進(jìn)行，且每個(gè)步驟可能需要不同的參數(shù)。
????????希望將對(duì)象的構(gòu)建過(guò)程與其表示分離，以便生成不同的對(duì)象表示。

二、Builder 模式舉例

建造一棟房屋是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，通常分為多個(gè)步驟，例如：
??????? （1）打地基：為房屋奠定基礎(chǔ)。
??????? （2）搭建框架：構(gòu)建房屋的主體結(jié)構(gòu)。
??????? （3）安裝水電：布置水管、電線等基礎(chǔ)設(shè)施。
??????? （4）裝修：進(jìn)行內(nèi)部和外部的裝飾。

每個(gè)步驟都需要不同的材料和工藝，且可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整。例如，地基的深度、框架的材料、裝修的風(fēng)格等都可以根據(jù)房屋的用途和預(yù)算進(jìn)行定制。

在房屋建造過(guò)程中，Builder 模式可以很好地發(fā)揮作用：
????????分步驟構(gòu)建：將房屋的建造過(guò)程分解為多個(gè)步驟（如打地基、搭建框架等），每個(gè)步驟由專門的工人或團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)。
????????參數(shù)化構(gòu)建：在每個(gè)步驟中引入不同的參數(shù)（如材料選擇、設(shè)計(jì)風(fēng)格等），從而生成不同的房屋。
????????統(tǒng)一管理：通過(guò)一個(gè)總指揮（Director）來(lái)協(xié)調(diào)各個(gè)步驟，確保房屋的建造過(guò)程有序進(jìn)行。

通過(guò) Builder 模式，相同的建造過(guò)程可以生成不同的房屋。例如：
????????經(jīng)濟(jì)型房屋：使用低成本材料，簡(jiǎn)化裝修。
????????豪華型房屋：使用高端材料，精心設(shè)計(jì)裝修。
????????環(huán)保型房屋：采用綠色建材，注重節(jié)能設(shè)計(jì)。

Builder 模式解決的問(wèn)題與此類似：當(dāng)我們需要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象非常復(fù)雜時(shí)，可以通過(guò)分步驟構(gòu)建對(duì)象，并在每一步驟中引入?yún)?shù)，從而生成不同的對(duì)象表示。

三、Builder 模式的結(jié)構(gòu)

典型結(jié)構(gòu)圖

Builder 模式的典型結(jié)構(gòu)包括以下幾個(gè)角色：
????????Product（產(chǎn)品）：最終要構(gòu)建的復(fù)雜對(duì)象。
????????Builder（構(gòu)建者）：定義構(gòu)建對(duì)象的各個(gè)步驟的接口。
????????ConcreteBuilder（具體構(gòu)建者）：實(shí)現(xiàn) Builder 接口，完成對(duì)象的具體構(gòu)建。
????????Director（指導(dǎo)者）：負(fù)責(zé)調(diào)用 Builder 的步驟，控制對(duì)象的構(gòu)建過(guò)程。

關(guān)鍵點(diǎn)
????????分步驟構(gòu)建：Builder 模式通過(guò)分步驟構(gòu)建對(duì)象，使得構(gòu)建過(guò)程更加清晰和可控。
????????參數(shù)化構(gòu)建：在每一步驟中引入?yún)?shù)，可以生成不同的對(duì)象表示。

四、Builder 模式的實(shí)現(xiàn)

代碼示例
????????以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的 Builder 模式實(shí)現(xiàn)示例，展示了如何分步驟構(gòu)建一個(gè)復(fù)雜對(duì)象。

產(chǎn)品類定義

// 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_

構(gòu)建者類定義

// 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_

構(gòu)建者類實(shí)現(xiàn)

// 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 << "Step2: Build PartB..." << buildPara << endl;
}void ConcreteBuilder::BuildPartC(const string& buildPara) {cout << "Step3: Build PartC..." << buildPara << endl;
}Product* ConcreteBuilder::GetProduct() {BuildPartA("pre-defined");BuildPartB("pre-defined");BuildPartC("pre-defined");return new Product();
}

指導(dǎo)者類定義

// 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_

指導(dǎo)者類實(shí)現(xiàn)

// 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");
}

測(cè)試程序

// 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;
}

五、Builder 模式的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)
????????構(gòu)建過(guò)程與表示分離：對(duì)象的構(gòu)建過(guò)程獨(dú)立于其最終表示，使得相同的構(gòu)建過(guò)程可以生成不同的對(duì)象。
????????靈活性：通過(guò)在每一步驟中引入?yún)?shù)，可以靈活地調(diào)整對(duì)象的構(gòu)建過(guò)程。
????????易于擴(kuò)展：新增構(gòu)建步驟或調(diào)整構(gòu)建順序非常方便。

缺點(diǎn)
????????復(fù)雜性增加：隨著構(gòu)建步驟的增多，Builder 模式的實(shí)現(xiàn)可能變得復(fù)雜。
????????代碼冗余：每個(gè)具體構(gòu)建者類都需要實(shí)現(xiàn)相同的構(gòu)建步驟接口，可能導(dǎo)致代碼冗余。

六、總結(jié)

????????Builder 模式是一種強(qiáng)大的設(shè)計(jì)模式，適用于復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)建。它通過(guò)分步驟構(gòu)建對(duì)象，并將構(gòu)建過(guò)程與表示分離，提供了靈活性和可擴(kuò)展性。然而，在面對(duì)簡(jiǎn)單對(duì)象的構(gòu)建時(shí)，Builder 模式可能顯得過(guò)于復(fù)雜。因此，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，應(yīng)根據(jù)具體需求選擇合適的設(shè)計(jì)模式。