C++设计模式[三]建造者模式



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一个复杂对象的创建，其通常是由很多的子对象构成；如果一个对象能够直接就创建好了，那么也不会称之为复杂对象。由于项目中需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常会发生剧烈的变化，但是，不管怎么变化，将它们组合在一起，组成一个复杂的对象的事实是不会变的。建造者模式就提供了一种“封装机制”来将各个对象的变化隔离开，最终，组合成复杂对象的过程是不会变的。

例举了一个很好的例子————建造小人。建造一个小人，要分为六步：头部、身体、左手、右手、左脚和右脚。与抽象工厂模式不同的是，建造者模式是在Director的控制下一步一步的构造出来的，在建造的过程中，建造者模式可以进行更精细的控制。不管人的头部、身体、左手、右手、左脚或者右脚如何变化，但是最终还是由这几部分组合在一起形成一个人，虽然是同一个建造过程，但是这个人就会有不同的表示，比如，胖子，瘦子，个高的，个低的等等。

建造者模式通常包括以下这几个角色：

1、 Builder ：给出一个抽象接口，规范建造者对于生产的产品的各个组成部分的建造。这个接口只是定一个规范，不涉及具体的建造，具体的建造让继承于它的子类（ConcreteBuilder）去实现。

2、 ConcreteBuilder ：实现builder接口，针对不同的商业逻辑，具体化各对象部分的建造，最后返回一个建造好的产品。

3、 Director ：导演，顾名思义，负责规范流程之用。在指导中不涉及产品的创建，只负责保证复杂对象各部分被创建或按某种顺序创建。

4、 Product ：复杂对象。

UML图

类图如下：

<span style="font-size:14px;">#include <iostream>using namespace std;typedef enum MANTYPETag{kFatMan,kThinMan,kNormal}MANTYPE;class Man{public:void SetHead(MANTYPE type){ m_Type = type; }void SetBody(MANTYPE type){ m_Type = type; }void SetLeftHand(MANTYPE type){ m_Type = type; }void SetRightHand(MANTYPE type){ m_Type = type; }void SetLeftFoot(MANTYPE type){ m_Type = type; }void SetRightFoot(MANTYPE type){ m_Type = type; }void ShowMan(){switch (m_Type){case kFatMan:cout<<"I'm a fat man"<<endl;return;case kThinMan:cout<<"I'm a thin man"<<endl;return;default:cout<<"I'm a normal man"<<endl;return;}}private:MANTYPE m_Type;};// Builderclass Builder{public:virtual void BuildHead(){}virtual void BuildBody(){}virtual void BuildLeftHand(){}virtual void BuildRightHand(){}virtual void BuildLeftFoot(){}virtual void BuildRightFoot(){}virtual Man *GetMan(){ return NULL; }};// FatManBuilderclass FatManBuilder : public Builder{public:FatManBuilder(){ m_FatMan = new Man(); }void BuildHead(){ m_FatMan->SetHead(kFatMan); }void BuildBody(){ m_FatMan->SetBody(kFatMan); }void BuildLeftHand(){ m_FatMan->SetLeftHand(kFatMan); }void BuildRightHand(){ m_FatMan->SetRightHand(kFatMan); }void BuildLeftFoot(){ m_FatMan->SetLeftFoot(kFatMan); }void BuildRightFoot(){ m_FatMan->SetRightFoot(kFatMan); }Man *GetMan(){ return m_FatMan; }private:Man *m_FatMan;};// ThisManBuilderclass ThinManBuilder : public Builder{public:ThinManBuilder(){ m_ThinMan = new Man(); }void BuildHead(){ m_ThinMan->SetHead(kThinMan); }void BuildBody(){ m_ThinMan->SetBody(kThinMan); }void BuildLeftHand(){ m_ThinMan->SetLeftHand(kThinMan); }void BuildRightHand(){ m_ThinMan->SetRightHand(kThinMan); }void BuildLeftFoot(){ m_ThinMan->SetLeftFoot(kThinMan); }void BuildRightFoot(){ m_ThinMan->SetRightFoot(kThinMan); }Man *GetMan(){ return m_ThinMan; }private:Man *m_ThinMan;};// Directorclass Director{public:Director(Builder *builder) { m_Builder = builder; }void CreateMan();private:Builder *m_Builder;};void Director::CreateMan(){m_Builder->BuildHead();m_Builder->BuildBody();m_Builder->BuildLeftHand();m_Builder->BuildRightHand();m_Builder->BuildLeftHand();m_Builder->BuildRightHand();}int main(int argc, char *argv[]){Builder *builderObj = new FatManBuilder();Director directorObj(builderObj);directorObj.CreateMan();Man *manObj = builderObj->GetMan();if (manObj == NULL)return 0;manObj->ShowMan();delete manObj; // 感谢张小张同学的reviewmanObj = NULL;delete builderObj;builderObj = NULL;return 0;};</span>

上面这个例子比较杂，但是也是建造者模式的应用。下面这个例子是建造者最一般，最简单的实现方法：

#include <iostream>#include <vector>using namespace std;class Builder;// Productclass Product{public:void AddPart(const char *info) { m_PartInfoVec.push_back(info); }void ShowProduct(){for (std::vector<const char *>::iterator item = m_PartInfoVec.begin(); item != m_PartInfoVec.end(); ++item){cout<<*item<<endl;}}private:std::vector<const char *> m_PartInfoVec;};// Builderclass Builder{public:virtual void BuildPartA() {}virtual void BuildPartB() {}virtual Product *GetProduct() { return NULL; }};// ConcreteBuilderclass ConcreteBuilder : public Builder{public:ConcreteBuilder() { m_Product = new Product(); }void BuildPartA(){m_Product->AddPart("PartA completed");}void BuildPartB(){m_Product->AddPart("PartB completed");}Product *GetProduct() { return m_Product; }private:Product *m_Product;};// Directorclass Director{public:Director(Builder *builder) { m_Builder = builder; }void CreateProduct(){m_Builder->BuildPartA();m_Builder->BuildPartB();}private:Builder *m_Builder;};// mainint main(){Builder *builderObj = new ConcreteBuilder();Director directorObj(builderObj);directorObj.CreateProduct();Product *productObj = builderObj->GetProduct();if (productObj == NULL){return 0;}productObj->ShowProduct();        delete productObj;        productObj = NULL; // 谢谢宾零同学的reviewdelete builderObj;builderObj = NULL;}

通过比较上面的两个例子，可以很容易的把建造者模式的骨架抽象出来。

使用要点

1. 建造者模式生成的对象有复杂的内部结构，将分步骤的去构建一个复杂的对象，分多少步是确定的，而每一步的实现是不同的，可能经常发生变化；
2. 在上面的例子中，我们都看到了最终生成的Man和Product都没有抽象类，这又导出建造者适用的一种情况，当需要创建复杂对象的过程中，复杂对象没有多少共同的特点，很难抽象出来时，而复杂对象的组装又有一定的相似点时，建造者模式就可以发挥出作用。简单的说，可能使用了建造者模式，最终建造的对象可能没有多大的关系，关于这一点，阅读《设计模式 可复用面向对象软件的基础》中的建造者模式时是最有体会的。

总结

一个复杂对象是由多个部件组成的，建造者模式是把复杂对象的创建和部件的创建分别开来，分别用Builder类和Director类来表示。用Director构建最后的复杂对象，而在上面Builder接口中封装的是如何创建一个个部件（复杂对象是由这些部件组成的），也就是说，Director负责如何将部件最后组装成产品。这样建造者模式就让设计和实现解耦了。

刚开始接触建造者模式的时候，最容易把建造者和抽象工厂模式混淆了。由于而这都属于创建型的设计模式，所以二者之间是有公共点的，但是建造者模式注重于对象组合，即不同的小对象组成一个整体的复杂大对象，而抽象工厂模式针对于接口编程，只是对外提供创建对象的工厂接口，不负责对象之后的处理。