设计模式之建造者模式(C++)

作者：翟天保Steven
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一、建造者模式是什么？

       建造者模式是一种创建型的软件设计模式，用于构造相对复杂的对象。

       建造者模式可以将复杂对象的构建与它的表示分离，使得相同的构建过程可以得到不同的表示。如果说工厂模式和抽象工厂模式更注重产品整体，那建造者模式则更在乎产品的组成和细节。

       建造者模式的优点：

1. 封装性好。有效地封装了建造过程（主要业务逻辑），使得系统整体的稳定性得到了一定保证。
2. 解耦。产品本身和建造过程解耦，相同的建造过程可以创建出不同的产品。
3. 产品建造过程精细化。该模式注重产品创建的整个过程，将复杂的步骤拆解得到多个相对简单的步骤，使得系统流程更清晰，且对细节的把控更精准。
4. 易于扩展。如果有新产品需求，只需要添加一个建造者类即可，不需要改动之前的代码，符合开闭原则。

      建造者模式的缺点：

1. 产品的组成部分和构建过程要一致，限制了产品的多样性。
2. 若产品内部有结构上的变化，则整个系统都要进行大改，增加了后期维护成本。

二、建造者模式

2.1 结构图

       客户端即Main主函数，创建监督者，由监督者带领不同的建造者完成电脑产品的不同表示。

 

2.2 代码示例

       场景描述：我联系了一家外包公司，由他们的项目经理招人为我组建一批电脑，他先招了联想的团队，项目结束后；我想再弄一批对比下（甲方财大气粗），于是他们又招了惠普的团队，再次完成项目，非常不错。

//Product.h
/****************************************************/
#pragma once
#include <iostream>using namespace std;// 电脑产品类
class Computer
{
public:// 获取电脑信息void getComputer() {cout << "电脑产品配置为：" << endl;cout << " 处理器：" << getCPU() << endl;cout << " 显  卡：" << getGPU() << endl;cout << " 主  板：" << getMainBoard() << endl;cout << " 内存条：" << getRAM() << endl;}// 设置处理器void setCPU(string cpu){CPU = cpu;}// 设置显卡void setGPU(string gpu) {GPU = gpu;}// 设置主板void setMainBoard(string mb) {mainboard = mb;}// 设置内存条void setRAM(string ram) {RAM = ram;}// 获取处理器string getCPU() {return CPU;}// 获取显卡string getGPU() {return GPU;}// 获取主板string getMainBoard() {return mainboard;}// 获取内存条string getRAM() {return RAM;}private:string CPU;                             // 处理器string GPU;                             // 显卡string mainboard;                       // 主板string RAM;                             // 内存条
};

//Builder.h
/****************************************************/
#pragma once
#include <iostream>
#include "Product.h"using namespace std;// 抽象建造者
class Builder
{
public:// 装配CPUvirtual void addCPU() = 0;// 装配GPUvirtual void addGPU() = 0;// 装配主板virtual void addMainBoard() = 0;// 装配内存virtual void addRAM() = 0;// 获取电脑产品Computer getComputer() {return m_computer;}protected:Computer m_computer;                         // 电脑产品
};// 联想-建造者
class LenovoBuilder : public Builder
{
public:// 装配CPUvirtual void addCPU() {m_computer.setCPU("Intel 酷睿i7-8700K");}// 装配GPUvirtual void addGPU() {m_computer.setGPU("RTX 4050");}// 装配主板virtual void addMainBoard() {m_computer.setMainBoard("B760");}// 装配内存virtual void addRAM() {m_computer.setRAM("三星DDR4 2666mhz 16G");}
};// 惠普-建造者
class HPBuilder : public Builder
{
public:// 装配CPUvirtual void addCPU() {m_computer.setCPU("Intel 酷睿i5-6300HQ");}// 装配GPUvirtual void addGPU() {m_computer.setGPU("GTX 1060");}// 装配主板virtual void addMainBoard() {m_computer.setMainBoard("B660");}// 装配内存virtual void addRAM() {m_computer.setRAM("金士顿DDR4 2666mhz 16G");}
};

//Director.h
/****************************************************/
#pragma once
#include <iostream>
#include "Builder.h"using namespace std;// 监督者
class Director
{
public:// 构造函数Director(Builder* builder) {m_builder = builder;}// 析构函数~Director() {if (m_builder != nullptr)delete m_builder;}// 替换建造者void setBuilder(Builder *builder) {m_builder = builder;}// 建造Computer construct() {m_builder->addCPU();m_builder->addGPU();m_builder->addMainBoard();m_builder->addRAM();return m_builder->getComputer();}
private:Builder *m_builder;                     // 建造者
};

//main.cpp
/****************************************************/
#include <iostream>
#include <string>
#include "Director.h"using namespace std;int main()
{// 一号建造者-联想Builder *builder1 = new LenovoBuilder();cout << "联想建造者等待就业。" << endl;// 由监督者监督项目启动Director *director = new Director(builder1);cout << "监督者（项目经理）开始招人做项目。" << endl;// 联想项目完毕，获取联想电脑产品Computer computer1 = director->construct();cout << "联想项目结束。" << endl;computer1.getComputer();// 二号建造者-惠普Builder *builder2 = new HPBuilder();cout << "惠普建造者等待就业。" << endl;// 替换建造者director->setBuilder(builder2);cout << "监督者（项目经理）替换建造者，做新项目。" << endl;Computer computer2 = director->construct();cout << "惠普项目结束。" << endl;computer2.getComputer();return 0;
}

       程序结果如下。

        在上述示例中，我们可以看到，产品有相同的构建过程，但是不同的建造者却可以完成不同表示的产品，产品的结构类似，但具体内容各不相同。

三、总结

       我尽可能用较通俗的话语和直观的代码例程，来表述我对建造者模式的理解，或许有考虑不周到的地方，如果你有不同看法欢迎评论区交流！希望我举的例子能帮助你更好地理解建造者模式。

       如果文章帮助到你了，可以点个赞让我知道，我会很快乐~加油！