C++設計模式之建造者模式
建造者模式
在GOF的《設計模式 可復用面向對象軟件的基礎》中是這樣說的：將一個復雜對象的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以創(chuàng)建不同的表示。
這句話，似懂非懂的。一個復雜對象的創(chuàng)建，其通常是由很多的子對象構成；如果一個對象能夠直接就創(chuàng)建好了，那么也不會稱之為復雜對象。由于項目中需求的變化，這個復雜對象的各個部分經常會發(fā)生劇烈的變化，但是，不管怎么變化，將它們組合在一起，組成一個復雜的對象的事實是不會變的。建造者模式就提供了一種“封裝機制”來將各個對象的變化隔離開，最終，組合成復雜對象的過程是不會變的。
在《大話設計模式》一書中，例舉了一個很好的例子————建造小人。建造一個小人，要分為六步：頭部、身體、左手、右手、左腳和右腳。與抽象工廠模式不同的是，建造者模式是在Director的控制下一步一步的構造出來的，在建造的過程中，建造者模式可以進行更精細的控制。不管人的頭部、身體、左手、右手、左腳或者右腳如何變化，但是最終還是由這幾部分組合在一起形成一個人，雖然是同一個建造過程，但是這個人就會有不同的表示，比如，胖子，瘦子，個高的，個低的等等。
UML圖
類圖如下：
時序圖如下：
代碼實現
/*
** FileName : BuilderPattern
** Author : Jelly Young
** Date : 2013/11/22
** Description : More information, please go to http://chabaoo.cn
*/
#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;
};
// Builder
class 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; }
};
// FatManBuilder
class 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;
};
// ThisManBuilder
class 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;
};
// Director
class 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 builderObj;
builderObj = NULL;
return 0;
};
上面這個例子比較雜，但是也是建造者模式的應用。下面這個例子是建造者最一般，最簡單的實現方法：
/*
** FileName : BuilderPattern
** Author : Jelly Young
** Date : 2013/11/23
** Description : More information, please go to http://chabaoo.cn
*/
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
class Builder;
// Product
class 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;
};
// Builder
class Builder
{
public:
virtual void BuildPartA() {}
virtual void BuildPartB() {}
virtual Product *GetProduct() { return NULL; }
};
// ConcreteBuilder
class 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;
};
// Director
class Director
{
public:
Director(Builder *builder) { m_Builder = builder; }
void CreateProduct()
{
m_Builder->BuildPartA();
m_Builder->BuildPartB();
}
private:
Builder *m_Builder;
};
// main
int main()
{
Builder *builderObj = new ConcreteBuilder();
Director directorObj(builderObj);
directorObj.CreateProduct();
Product *productObj = builderObj->GetProduct();
if (productObj == NULL)
{
return 0;
}
productObj->ShowProduct();
delete builderObj;
builderObj = NULL;
}
通過比較上面的兩個例子，可以很容易的把建造者模式的骨架抽象出來。
使用要點
1.建造者模式生成的對象有復雜的內部結構，將分步驟的去構建一個復雜的對象，分多少步是確定的，而每一步的實現是不同的，可能經常發(fā)生變化；
2.在上面的例子中，我們都看到了最終生成的Man和Product都沒有抽象類，這又導出建造者適用的一種情況，當需要創(chuàng)建復雜對象的過程中，復雜對象沒有多少共同的特點，很難抽象出來時，而復雜對象的組裝又有一定的相似點時，建造者模式就可以發(fā)揮出作用。簡單的說，可能使用了建造者模式，最終建造的對象可能沒有多大的關系，關于這一點，閱讀《設計模式 可復用面向對象軟件的基礎》中的建造者模式時是最有體會的。
總結
一個復雜對象是由多個部件組成的，建造者模式是把復雜對象的創(chuàng)建和部件的創(chuàng)建分別開來，分別用Builder類和Director類來表示。用Director構建最后的復雜對象，而在上面Builder接口中封裝的是如何創(chuàng)建一個個部件（復雜對象是由這些部件組成的），也就是說，Director負責如何將部件最后組裝成產品。這樣建造者模式就讓設計和實現解耦了。
剛開始接觸建造者模式的時候，最容易把建造者和抽象工廠模式混淆了。由于而這都屬于創(chuàng)建型的設計模式，所以二者之間是有公共點的，但是建造者模式注重于對象組合，即不同的小對象組成一個整體的復雜大對象，而抽象工廠模式針對于接口編程，只是對外提供創(chuàng)建對象的工廠接口，不負責對象之后的處理。
建造者模式，是一個比較復雜，不容易權衡的設計模式。大家應該更多的閱讀開源代碼，理解他人是如何使用該模式的。從實際的應用中學習設計模式。
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