（一）创建型设计模式：3、建造者模式（Builder Pattern）-编程知识

1、建造者模式含义

2、建造者模式的讲解

3、使用C++实现建造者模式的实例

4、建造者模式的优缺点

5、建造者模式VS工厂模式

1、建造者模式含义

The intent of the Builder design pattern is to separate the construction of a complex object from its representation. By doing so the same construction process can create different representations.

将一个复杂对象的构建过程与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

其实上面这句话本身是有点晦涩难懂，后面在网上看到有人这样说，便留下深刻的印象：

当一个类的构造函数参数个数超过4个，而且这些参数有些是可选的参数，考虑使用构造者模式。

这个解释也可以理解为应用场景，当我们单纯懂得设计模式怎么实现并不重要，重要的是要知道适用于什么场景，这个就得靠一些经验和思考了。

2、建造者模式的讲解

从上面的UML可以看出，建造者模式涉及到以下四个角色的概念：

（1）抽象建造者角色：提供一个接口，规范产品对象的建造，一般由子类实现。一般来说，产品的组成部分数与建造方法数相同，即有多少组成部分，就有多少个建造方法。

（2）具体建造者角色：该角色实现了抽象建造者抽象建造者接口，主要是实现所有声明的方法以及返回建造好的产品实例。

（3）导演者角色：负责调用具体建造者按照顺序建造产品。导演者只负责调度，真正执行的是具体建造者角色。

（4）产品角色：该角色是建造的复杂对象，提供基本方法。

3、使用C++实现建造者模式的实例


#include <iostream>
#include <string>// 产品类
class Product {
public:void setPartA(const std::string& partA) {m_partA = partA;}void setPartB(const std::string& partB) {m_partB = partB;}void setPartC(const std::string& partC) {m_partC = partC;}void show() const {std::cout << "Product Parts: " << m_partA << ", " << m_partB << ", " << m_partC << std::endl;}private:std::string m_partA;std::string m_partB;std::string m_partC;
};// 抽象建造者类
class Builder {
public:virtual void buildPartA() = 0;virtual void buildPartB() = 0;virtual void buildPartC() = 0;virtual Product* getResult() = 0;
};// 具体建造者类
class ConcreteBuilder : public Builder {
public:void buildPartA() override {m_product->setPartA("Part A");}void buildPartB() override {m_product->setPartB("Part B");}void buildPartC() override {m_product->setPartC("Part C");}Product* getResult() override {return m_product;}private:Product* m_product = new Product();
};// 指挥者类
class Director {
public:void construct(Builder* builder) {builder->buildPartA();builder->buildPartB();builder->buildPartC();}
};int main() {Director director;ConcreteBuilder builder;director.construct(&builder);Product* product = builder.getResult();product->show();delete product;return 0;
}

在上述示例中，我们定义了一个产品类（Product），它有三个部分（Part A、Part B、Part C）。然后，我们定义了一个抽象建造者类（Builder），其中包含了构建产品各个部分的纯虚函数。接着，我们实现了具体的建造者类（ConcreteBuilder），它实现了抽象建造者类的纯虚函数，并负责构建产品对象。最后，我们定义了一个指挥者类（Director），它负责调用建造者的方法来构建产品。

在主函数中，我们创建了一个具体的建造者对象，并将其传递给指挥者对象。指挥者根据具体的建造者对象来构建产品，最终得到一个完整的产品对象。我们可以通过产品对象的show()方法来展示产品的各个部分。

这就是一个简单的建造者模式的C++源码示例

4、建造者模式的优缺点

（1）优点：

1）分离构建过程和表示：建造者模式可以将一个复杂对象的构建过程与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示形式。这样可以提高代码的灵活性和可维护性。

2）更好的封装性：通过建造者模式，可以将对象的构建过程封装在具体的建造者类中，客户端只需要与指挥者进行交互，无需关心具体的构建细节。这样可以隐藏对象的创建过程，提供更好的封装性。

3）可以控制构建过程：建造者模式允许你逐步构建对象，并在每个步骤中进行必要的操作、检查或验证。这样可以更加灵活地控制对象的构建过程，满足不同的需求。

4）创建不同表示形式的对象：通过定义不同的建造者和指挥者，可以根据需求定制不同的构建过程，创建不同的产品表示形式。这样可以提供更多的选择和灵活性。

（2）缺点：

1）增加了代码量：使用建造者模式会增加额外的类和接口，从而增加了代码量。如果对象的构建过程比较简单，使用建造者模式可能会显得过于繁琐。

2）增加了系统复杂性：引入建造者模式会增加系统的复杂性，因为需要定义多个类和接口，并且需要协调指挥者和建造者之间的关系。这可能会增加理解和维护的难度。

3）不适用于创建简单对象：如果对象的构建过程比较简单，只有少量的步骤或参数，使用建造者模式可能会显得过于繁琐。此时，直接使用简单工厂或工厂方法模式可能更加合适。

总的来说，建造者模式通过分离构建过程和表示，提供了更好的封装性和灵活性，可以控制构建过程并创建不同表示形式的对象。然而，它也增加了代码量和系统复杂性，不适用于创建简单对象。

5、建造者模式VS工厂模式

建造者模式和工厂模式是两种常见的创建型设计模式，它们有以下几点区别：

（1）目的不同：工厂模式关注的是创建对象的过程，将对象的创建逻辑封装在一个工厂类中，通过工厂类来创建具体的对象。而建造者模式关注的是创建复杂对象的过程，将对象的构建过程与其表示分离，通过指挥者和建造者来逐步构建对象。

（2）对象复杂度不同：工厂模式适用于创建简单对象，通常只需要一两个步骤即可完成对象的创建。而建造者模式适用于创建复杂对象，对象的构建过程需要多个步骤，并且可以根据需求定制不同的构建过程。

（3）调用方式不同：工厂模式通过调用工厂类的方法来创建对象，客户端直接与工厂类交互。而建造者模式通过指挥者来控制建造者的构建过程，客户端只需要与指挥者进行交互，无需直接与建造者类交互。

（4）灵活性不同：工厂模式相对较为灵活，可以根据需要扩展和添加新的产品类型，只需要添加对应的具体产品和工厂类即可。而建造者模式相对更加灵活，可以根据需要定制不同的构建过程，创建不同的产品表示形式。

总的来说，工厂模式适用于创建简单对象，将对象的创建过程封装在工厂类中；而建造者模式适用于创建复杂对象，通过指挥者和建造者来分步构建对象。