C++建造者模式

xiaoxiao2023-06-22 174

简述

建造者模式（Builder Pattern），旨在将一个复杂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。

简述模式结构优缺点适用场景案例分析代码实现

模式结构

UML 结构图：

抽象建造者（Builder）：为创建一个产品对象的各个部件指定抽象接口。具体建造者（ConcreteBuilder）：实现 Builder 的接口以构造和装配该产品的各个部件，定义并明确它所创建的表示，并提供一个检索产品的接口。指挥者（Director）：构造一个使用 Builder 接口的对象。产品（Product）：表示被构造的复杂对象。ConcreteBuilder 创建该产品的内部表示并定义它的装配过程，包含定义组成部件的类，包括将这些部件装配成最终产品的接口。

优缺点

优点：

建造者独立，易于扩展便于控制细节风险

缺点：

产品必须有共同点，范围有限制如果内部变化复杂，将会有很多的建造类

适用场景

需要生成的对象具有复杂的内部结构需要生成的对象内部属性本身相互依赖

案例分析

Lenovo For Those Who Do - 联想

联想旗下有众多系列的电脑，例如：ThinkPad 和 Yoga。。。在科技创新的大潮下，产品层出不穷。电脑虽多，但结构基本一致，都是由 CPU、主板、内存、显卡等组成。如果为每台电脑都单独设计一个组装流程，管理的成本太高。这时，建造者模式就出现了，为所有系列指定一个统一的组装流程，所有的电脑都按照这个流程来组装。

代码实现

创建产品

我们需要一个 Computer 类，它可以通过组装零件来创建。

// product.h #ifndef PRODUCT_H #define PRODUCT_H #include <iostream> using namespace std; // 电脑 class Computer { public: void SetmCpu(string cpu) { m_strCpu = cpu;} void SetmMainboard(string mainboard) { m_strMainboard = mainboard; } void SetmRam(string ram) { m_strRam = ram; } void SetVideoCard(string videoCard) { m_strVideoCard = videoCard; } string GetCPU() { return m_strCpu; } string GetMainboard() { return m_strMainboard; } string GetRam() { return m_strRam; } string GetVideoCard() { return m_strVideoCard; } private: string m_strCpu; // CPU string m_strMainboard; // 主板 string m_strRam; // 内存 string m_strVideoCard; // 显卡 }; #endif // PRODUCT_H

创建抽象建造者

产品类准备好以后，就可以创建 Builder 了，Builder 提供的功能用于创建电脑的各个部件。

// builder.h #ifndef BUILDER_H #define BUILDER_H #include "product.h" // 建造者接口，组装流程 class IBuilder { public: virtual void BuildCpu() = 0; // 创建 CPU virtual void BuildMainboard() = 0; // 创建主板 virtual void BuildRam() = 0; // 创建内存 virtual void BuildVideoCard() = 0; // 创建显卡 virtual Computer* GetResult() = 0; // 获取建造后的产品 }; #endif // BUILDER_H

创建具体建造者

有了 Builder 接口，接下来的事情就是让 ConcreteBuilder 对象到位。在这些建造者中，我们可以指定每台电脑要使用的部件信息。

// concrete_bulider.h #ifndef CONCRETE_BULIDER_H #define CONCRETE_BULIDER_H #include "builder.h" // ThinkPad 系列 class ThinkPadBuilder : public IBuilder { public: ThinkPadBuilder() { m_pComputer = new Computer(); } void BuildCpu() { m_pComputer->SetmCpu("i5-6200U"); } void BuildMainboard() { m_pComputer->SetmMainboard("Intel DH57DD"); } void BuildRam() { m_pComputer->SetmRam("DDR4"); } void BuildVideoCard() { m_pComputer->SetVideoCard("NVIDIA Geforce 920MX"); } Computer* GetResult() { return m_pComputer; } private: Computer *m_pComputer; }; // Yoga 系列 class YogaBuilder : public IBuilder { public: YogaBuilder() { m_pComputer = new Computer(); } void BuildCpu() { m_pComputer->SetmCpu("i7-7500U"); } void BuildMainboard() { m_pComputer->SetmMainboard("Intel DP55KG"); } void BuildRam() { m_pComputer->SetmRam("DDR5"); } void BuildVideoCard() { m_pComputer->SetVideoCard("NVIDIA GeForce 940MX"); } Computer* GetResult() { return m_pComputer; } private: Computer *m_pComputer; }; #endif // CONCRETE_BULIDER_H

创建指挥者

最后，我们来创建一个 Director 类，让 Create 方法接受一个 IBuilder，然后在内部调用相应的组装函数。

// director.h #ifndef DIRECTOR_H #define DIRECTOR_H #include "builder.h" // 指挥者 class Direcror { public: void Create(IBuilder *builder) { builder->BuildCpu(); builder->BuildMainboard(); builder->BuildRam(); builder->BuildVideoCard(); } }; #endif // DIRECTOR_H

创建客户端

现在，一起来看看客户端代码，可以看到创建任何产品都非常干净。

// main.cpp #include "concrete_bulider.h" #include "director.h" #include <string> #ifndef SAFE_DELETE #define SAFE_DELETE(p) { if(p){delete(p); (p)=NULL;} } #endif int main() { Direcror *pDirecror = new Direcror(); ThinkPadBuilder *pTPBuilder = new ThinkPadBuilder(); YogaBuilder *pYogaBuilder = new YogaBuilder(); // 组装 ThinkPad、Yoga pDirecror->Create(pTPBuilder); pDirecror->Create(pYogaBuilder); // 获取组装后的电脑 Computer *pThinkPadComputer = pTPBuilder->GetResult(); Computer *pYogaComputer = pYogaBuilder->GetResult(); // 测试输出 cout << "-----ThinkPad-----" << endl; cout << "CPU: " << pThinkPadComputer->GetCPU() << endl; cout << "Mainboard: " << pThinkPadComputer->GetMainboard() << endl; cout << "Ram: " << pThinkPadComputer->GetRam() << endl; cout << "VideoCard: " << pThinkPadComputer->GetVideoCard() << endl; cout << "-----Yoga-----" << endl; cout << "CPU: " << pYogaComputer->GetCPU() << endl; cout << "Mainboard: " << pYogaComputer->GetMainboard() << endl; cout << "Ram: " << pYogaComputer->GetRam() << endl; cout << "VideoCard: " << pYogaComputer->GetVideoCard() << endl; SAFE_DELETE(pThinkPadComputer); SAFE_DELETE(pYogaComputer); SAFE_DELETE(pTPBuilder); SAFE_DELETE(pYogaBuilder); SAFE_DELETE(pDirecror); getchar(); return 0; }

输出如下：

—–ThinkPad—– CPU: i5-6200U Mainboard: Intel DH57DD Ram: DDR4 VideoCard: NVIDIA Geforce 920MX —–Yoga—– CPU: i7-7500U Mainboard: Intel DP55KG Ram: DDR5 VideoCard: NVIDIA GeForce 940MX

如果需要创建更多的产品，只需要一个 ConcreteBuilder 即可，并且所有的代码都基本相同，客户端还可以使用此模式轻松地创建复杂的产品。