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建造者模式(设计模式)

分类:架构设计 作者:阳光倾城 评论:0 点击: 460 次 日期:2016-07-29

1.概念

将一个复杂的对象的构建与其表示相分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。 [构建与表示分离,同构建不同表示]

    与抽象工厂的区别:在建造者模式里,有个指导者,由指导者来管理建造者,用户是与指导者联系的,指导者联系建造者最后得到产品。即建造模式可以强制实行一种分步骤进行的建造过程。

建造模式是将复杂的内部创建封装在内部,对于外部调用的人来说,只需要传入建造者和建造工具,对于内部是如何建造成成品的,调用者无需关心。

  举个简单的例子,如汽车,有很多部件,车轮,方向盘,发动机还有各种小零件等等,部件很多,但远不止这些,如何将这些部件装配成一部汽车,这个装配过程也很复杂(需要很好的组装技术), builder模式就是为了将部件和组装分开。

建造者模式实际上是常用的设计模式。顾名思义,builder的意思是建造者或者建筑工人,谈到建造自然会想到楼房。楼房是千差万别的,楼房的外形、层数、内部房间的数量、房间的装饰等等都不一样,但是对于建造者来说,抽象出来的建筑流程是确定的,往往建筑一座楼房包括下面的步骤:(1)打桩,建立基础(2)建立框架等。

建造者模式的本质和建造楼房是一致的:即流程不变,但每个流程实现的具体细节则是经常变化的。建造者模式的好处就是保证了流程不会变化,流程既不会增加、也不会遗漏或产生流程次序错误,这是非常重要的。我们熟知的楼歪歪事件,官方的解释就是由于先建楼房后,再建设停车场造成的,这是典型的建造次序错乱。(看来这些人儿不知道建造者模式啊!!!)

我生活的地方有一个菜叫“锅包肉”。基本每个餐馆都有,但是每个餐馆的味道都不一样,原因是什么呢?

因为这道菜的作法没有形成标准呗!每个人的作法都不一样,所以味道就不一样了。这实际上通过“建造者模式”让每个馆子的“锅包肉”都一样。同样的KFC做出来的东西,不论是全国哪家店做出来就都一个味,因为KFC内部有很严格的规定,做巨无霸有做巨无霸的流程,必须严格遵守,这样做出来的东西当然一致了。KFC就是采用了建造者模式!!

说了这么多,到底什么是建造者模式呢?这么神奇。看看GoF怎么说。

建造者模式:是将一个复杂的对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

建造者模式通常包括下面几个角色:

1. builder:给出一个抽象接口,以规范产品对象的各个组成成分的建造。这个接口规定要实现复杂对象的哪些部分的创建,并不涉及具体的对象部件的创建。

2. ConcreteBuilder:具体建造者实现Builder接口,针对不同的商业逻辑,具体化复杂对象的各部分的创建。 在建造过程完成后,提供产品的实例。

3. Director:调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分,在指导者中不涉及具体产品的信息,只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。

4. Product:要创建的复杂对象。

建造者模式UML结构图:

image

解释:指导者与建造者是聚合关系(指导者包含建造者实例并组织它们),具体建造者继承抽象建造者实现具体建造内涵,具体建造者建造过程中涉及到的方法要用到产品作为参数或返回值,具体建造者依赖于产品。

 

2.实例

在游戏开发中建造小人是经常的事了,要求是:小人必须包括,头,身体,手和脚。现在系统要包括的分为胖人和瘦人。写出建造者模式的代码如下:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;
//Product类
class Product
{
    vector<string> parts;
public:
    void Add(const string part)
    {
        parts.push_back(part);
    }
    void Show()const
    {
        for(int i = 0 ; i < parts.size() ; i++)
        {
            cout<<parts[i]<<endl;
        }
    }
};
//抽象builder类
class Builder
{
public:
    virtual void BuildHead() = 0;
    virtual void BuildBody() = 0;
    virtual void BuildHand() = 0;
    virtual void BuildFeet() = 0;
    virtual Product GetResult() = 0;
};
//具体胖人创建类
class FatPersonBuilder :public Builder
{
private:
    Product product;
public:
    virtual void BuildHead()
    {
        product.Add("胖人头");//创建胖人的头
    }
    virtual void BuildBody()
    {
        product.Add("胖人身体");//创建胖人的身体
    }
    virtual void BuildHand()
    {
        product.Add("胖人手");//创建胖人的手
    }
    virtual void BuildFeet()
    {
        product.Add("胖人脚");//创建胖人的脚
    }
    virtual Product GetResult()
    {
        return product;
    }
};
//具体瘦人人创建类
class ThinPersonBuilder :public Builder
{
private:
    Product product;
public:
    virtual void BuildHead()
    {
        product.Add("瘦人人头");//创建瘦人的头
    }
    virtual void BuildBody()
    {
        product.Add("瘦人身体");//创建瘦人的身体
    }
    virtual void BuildHand()
    {
        product.Add("瘦人手");//创建瘦人的手
    }
    virtual void BuildFeet()
    {
        product.Add("瘦人脚");//创建瘦人的脚
    }
    virtual Product GetResult()
    {
        return product;
    }
};
//Director类
class Director
{
public:
    void Construct(Builder &builder)
    {
        builder.BuildHead();
        builder.BuildBody();
        builder.BuildHand();
        builder.BuildFeet();
    }
};

int main()
{
    Director *director = new Director();
    Builder *b1 = new FatPersonBuilder();
    Builder *b2 = new ThinPersonBuilder();

    director->Construct(*b1);
    Product p1 = b1->GetResult();
    p1.Show();
    return 0;
}

看过上面代码发现使用建造者模式有什么好处了吗?上面的例子,通过建造者模式,使得建造过程通过Director类的Construct函数固定了,即建造过程不会变,也就是满足上面要求中红色字体的“必须包括”。但是具体的头,身体,手脚这些身体的各个部分会变化,基类Builder中将各种Build函数定义为抽象方法,必须在子类中实现。这样不仅仅使得建造小人的过程不变,而且很利于系统的扩展,一旦出现其他种类的人根本不需要改动之前的FatPersonBuider,ThinPersonBuilder,Director,Product等类,只需要新添加新的类。符合OCP原则。

到这里不知道大家有没有这样的疑问,建造者模式和工厂模式非常相似啊,确实是非常的相似,建造者模式注重零部件的组装过程,而工厂方法模式更注重零部件的创建过程。两者也有结合使用:比如众神造人,女娲利用建造者模式负责把灵魂、耳目、手臂等组合成一个完整的人,而皇帝、桑林等人各自利用工厂方法模式创造出灵魂,耳目,手臂等。女娲不必考虑灵魂、耳目、手臂是什么样子的,怎么创造出来的,这就成为了一个由建造者模式和工厂方法模式组合而成的系统。

 

3.适用场景与优点

使用建造者模式的好处:

1.使用建造者模式可以使客户端不必知道产品内部组成的细节。

2.具体的建造者类之间是相互独立的,对系统的扩展非常有利。

3.由于具体的建造者是独立的,因此可以对建造过程逐步细化,而不对其他的模块产生任何影响。

使用建造模式的场合:

1.创建一些复杂的对象时,这些对象的内部组成构件间的建造顺序是稳定的,但是对象的内部组成构件面临着复杂的变化。

2.要创建的复杂对象的算法,独立于该对象的组成部分,也独立于组成部分的装配方法时。




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