c++ 建造者模式

建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）是面向对象设计模式中的一种，主要用于创建复杂对象。这种模式将对象的构建过程与其表示分离，允许用户通过相同的构建过程创建不同的表示。以下是建造者模式的一些关键概念：

• 产品（Product）：
  这是最终要创建的复杂对象。产品可能由多个组成部分构成，这些部分可以有不同的表现形式。
• 抽象建造者（Builder）：
  定义了一个用于创建复杂对象的接口，但并不涉及具体的部件和它们的装配方式。它通常包含一系列用于构建产品各个部分的方法。
• 具体建造者（Concrete Builder）：
  实现了抽象建造者接口，负责构建并装配各个部分。具体建造者类通常包含了构建产品各个部分的业务逻辑。
• 指挥者（Director）：
  使用建造者对象中的方法来创建产品对象。指挥者不关心具体产品是如何被构建的，它只负责指导建造者去构建产品。有时，指挥者的职责可以内嵌到客户端代码中。
  

为什么使用建造者模式

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。
建造者模式（Builder Pattern）主要在以下几种情况下使用，以解决特定的设计问题：

• 对象构造复杂：
  当一个对象的构造过程复杂，涉及到很多不同的选项或配置，而且这些选项之间可能存在依赖关系时，使用建造者模式可以将构造过程分解为一系列小步骤，每个步骤负责设置对象的一部分属性。这使得构造过程更清晰，避免了构造函数中出现大量参数的情况，也使得对象的构造更为灵活。
• 对象具有多种变体：
  如果一个对象可能有多种不同的配置或表示形式，而这些配置或表示在构造时就已经确定，那么可以使用建造者模式来创建这些变体。通过不同的具体建造者，可以构造出不同配置的对象实例。
• 构造过程独立于部件：
  建造者模式使构建过程和产品对象的表示相分离，这意味着即使构建过程改变，也不影响产品对象的表示，反之亦然。这有助于维护代码的稳定性和可扩展性。
• 控制构建过程的顺序：
  某些情况下，对象的构建顺序很重要，而这个顺序可能会随时间变化。建造者模式通过将构建过程委托给Director（指挥者）类来管理，可以很容易地调整构建顺序，而无需修改建造者本身。
• 减少重复代码：
  当构建相似但不完全相同的产品对象时，建造者模式可以减少重复代码。不同的建造者可以共享相同的构建逻辑，只是在某些步骤上有所不同。
• 易于扩展和维护：
  如果未来需要增加新的产品特性，只需添加新的建造者类，而无需修改现有的建造者或产品类。这使得系统更容易适应需求变化。

例如，在软件开发中，创建一个复杂的数据库连接工厂可能需要指定不同的数据库类型、驱动程序、连接字符串、身份验证信息等。使用建造者模式，你可以逐步设定这些参数，同时保持代码的清晰和可维护性。

建造者模式实现步骤

1.提供抽象建造者类: 为创建产品各个部分，统一抽象接口

2.提供具体建造者类：具体实现抽象建造者各个部件的接口

3.提供多个具体产品类:具体的创建产品的各个部分

4.提供一个指挥类：负责安排和调度复杂对象的各个建造过程

实现示例

//电脑组装:显示器、鼠标、键盘、主机（主机又包括cpu、显卡、主板等）
//1.找到店铺老板告诉需求
//2.客服安排技术员工组装
//3.产品组装完成
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;
//电脑组装:显示器、鼠标、键盘、主机（主机又包括cpu、显卡、主板等）
//1.找到店铺老板告诉需求
//2.客服安排技术员工组装
//3.产品组装完成
//抽象产品类
class AbstractProduct 
{
public:virtual void SetDisplayer(string displayer) = 0;virtual void SetMouse(string mouse) = 0;virtual void SetKeyBoard(string keyBoard) = 0;virtual void SetHost(string host) = 0;virtual void Show() = 0;
};
//具体产品类
class Computer :public AbstractProduct
{void SetDisplayer(string displayer){m_list.push_back(displayer);}void SetMouse(string mouse){m_list.push_back(mouse);}void SetKeyBoard(string keyBoard) {m_list.push_back(keyBoard);}void SetHost(string host) {m_list.push_back(host);}void Show() {cout << "电脑配置结果:" << endl;for (auto v : m_list) {cout << v << endl;}}vector<string> m_list;
};
//抽象建造者类
class AbstractBuilder 
{
public:AbstractBuilder():product(new Computer) {}//抽象构造过程virtual void BuildDisplayer(string displayer) = 0;virtual void BuildMouse(string mouse) = 0;virtual void BuildKeyBoard(string keyBoard) = 0;virtual void BuildHost(string host) = 0;AbstractProduct* Getproduct() {return product;}
protected:AbstractProduct* product;
};
//具体的建造者类--->组装电脑的技术员
class ConcreteBuilder :public AbstractBuilder 
{
public:void BuildDisplayer(string displayer) {product->SetDisplayer(displayer);}void BuildMouse(string mouse) {product->SetMouse(mouse);}void BuildKeyBoard(string keyBoard) {product->SetKeyBoard(keyBoard);}void BuildHost(string host) {product->SetHost(host);}
};
//指挥者类
class Director 
{
public:Director(AbstractBuilder* pBuilder) :pBuilder(pBuilder) {}AbstractProduct* createProduct(string displayer, string mouse, string keyBoard, string host) {pBuilder->BuildDisplayer(displayer);pBuilder->BuildMouse(mouse);pBuilder->BuildKeyBoard(keyBoard);pBuilder->BuildHost(host);return pBuilder->Getproduct();}
private:AbstractBuilder* pBuilder;
};int main() 
{AbstractBuilder* pB = new ConcreteBuilder;Director* pD = new Director(pB);AbstractProduct* computer = pD->createProduct("华为显示器", "牧马人鼠标", "雷蛇键盘", "外星人");computer->Show();return 0;
}

建造者模式优缺点

优点

• 封装性好，构建和表示分离

• 扩展性好，各个具体的建造者相互独立，有利于系统的解耦

• 控制细节风险，客户端无需详知细节，建造者细化创建过程

缺点

• 产品的组成部分必须相同，这限制了其使用范围

• 产品内部发生变化，建造者需同步修改，后期维护成本较大