生活中有着很多的建造者的例子,个人觉得大学生活就是一个建造者模式的最好体验:
要完成大学教育,一般将大学教育过程分成 4 个学期进行,因此没有学习可以看作是构建完整大学教育的一个部分构建过程,每个人经过这 4 年的(4 个阶段)构建过程得到的最后的结果不一样,因为可能在四个阶段的构建中引入了很多的参数(每个人的机会和际遇不完全相同)。
建造者模式要解决的也正是这样的问题:当我们要创建的对象很复杂的时候(通常是由很多其他的对象组合而成),我们要要复杂对象的创建过程和这个对象的表示(展示)分离开来,这样做的好处就是通过一步步的进行复杂对象的构建,由于在每一步的构造过程中可以引入参数,使得经过相同的步骤创建最后得到的对象的展示不一样。
对象性质的建造
有些情况下,一个对象会有一些重要的性质,在它们没有恰当的值之前,对象不能作为一个完整的产品使用。比如,一个电子邮件有发件人地址、收件人地址、主题、内容、附录等部分,而在最起码的收件人地址未被赋值之前,这个电子邮件不能发出。
有些情况下,一个对象的一些性质必须按照某个顺序赋值才有意义。在某个性质没有赋值之前,另一个性质则无法赋值。这些情况使得性质本身的建造涉及到复杂的商业逻辑。
这时候,此对象相当于一个有待建造的产品,而对象的这些性质相当于产品的零件,建造产品的过程就是组合零件的过程。由于组合零件的过程很复杂,因此,这些"零件"的组合过程往往被"外部化"到一个称作建造者的对象里,建造者返还给客户端的是一个全部零件都建造完毕的产品对象。
命名的考虑
之所以使用"建造者"而没有用"生成器"就是因为用零件生产产品,"建造"更为合适,"创建"或"生成"不太恰当。
建造者模式的典型结构图为:
建造者模式的关键是其中的 Director 对象并不直接返回对象,而是通过一步步(BuildPartA,BuildPartB,BuildPartC)来一步步进行对象的创建。当然这里 Director 可以提供一个默认的返回对象的接口(即返回通用的复杂对象的创建,即不指定或者特定唯一指定 BuildPart 中的参数)。
建造者模式的实现
完整代码示例(code):建造者模式的实现很简单,这里为了方便初学者的学习和参考,将给出完整的实现代码(所有代码采用 C++实现,并在 VC 6.0 下测试运行)。
代码片断 1:Product.h
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//Product.h
#ifndef _PRODUCT_H_
#define _PRODUCT_H_
class Product{
public :
Product();
~Product();
void ProducePart();
protected :
private :
};
class ProductPart{
public :
ProductPart();
~ProductPart();
ProductPart* BuildPart();
protected :
private :
};
#endif //~_PRODUCT_H_
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代码片断 2:Product.cpp
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//Product.cpp
#include "Product.h"
#include <iostream>
using namespace std;
Product::Product(){
ProducePart();
cout<< "return a product" <<endl;
}
Product::~Product(){
}
void Product::ProducePart(){
cout<< "build part of product.." <<endl;
}
ProductPart::ProductPart(){
//cout<<"build productpart.."<<endl;
}
ProductPart::~ProductPart(){
}
ProductPart* ProductPart::BuildPart(){
return new ProductPart;
}
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代码片断 3:Builder.h
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//Builder.h
#ifndef _BUILDER_H_
#define _BUILDER_H_
#include <string>
using namespace std;
class Product;
class Builder{
public :
virtual ~Builder();
virtual void BuildPartA( const string& buildPara) = 0;
virtual void BuildPartB( const string& buildPara) = 0;
virtual void BuildPartC( const string& buildPara) = 0;
virtual Product* GetProduct() = 0;
protected :
Builder();
private :
};
class ConcreteBuilder: public Builder{
public :
ConcreteBuilder();
~ConcreteBuilder();
void BuildPartA( const string& buildPara);
void BuildPartB( const string& buildPara);
void BuildPartC( const string& buildPara);
Product* GetProduct();
protected :
private :
};
#endif //~_BUILDER_H_
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代码片断 4:Builder.cpp
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//Builder.cpp
#include "Builder.h"
#include "Product.h"
#include <iostream>
using namespace std;
Builder::Builder(){
}
Builder::~Builder(){
}
ConcreteBuilder::ConcreteBuilder(){
}
ConcreteBuilder::~ConcreteBuilder(){
}
void ConcreteBuilder::BuildPartA( const string& buildPara){
cout<< "Step1:Build PartA..." <<buildPara<<endl;
}
void ConcreteBuilder::BuildPartB( const string& buildPara){
cout<< "Step1:Build PartB..." <<buildPara<<endl;
}
void ConcreteBuilder::BuildPartC( const string& buildPara){
cout<< "Step1:Build PartC..." <<buildPara<<endl;
}
Product* ConcreteBuilder::GetProduct(){
BuildPartA( "pre-defined" );
BuildPartB( "pre-defined" );
BuildPartC( "pre-defined" );
return new Product();
}
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代码片断 5:Director.h
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//Director.h
#ifndef _DIRECTOR_H_
#define _DIRECTOR_H_
class Builder;
class Director{
public :
Director(Builder* bld);
~Director();
void Construct();
protected :
private :
Builder* _bld;
};
#endif //~_DIRECTOR_H_
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代码片断 6:Director.cpp
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//Director.cpp
#include "director.h"
#include "Builder.h"
Director::Director(Builder* bld){
_bld = bld;
}
Director::~Director(){
}
void Director::Construct(){
_bld->BuildPartA( "user-defined" );
_bld->BuildPartB( "user-defined" );
_bld->BuildPartC( "user-defined" );
}
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代码片断 7:main.cpp
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//main.cpp
#include "Builder.h"
#include "Product.h"
#include "Director.h"
#include <iostream>
using namespace std;
int main( int argc, char * argv[]){
Director* d = new Director( new ConcreteBuilder());
d->Construct();
return 0;
}
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代码说明:建造者模式的示例代码中,BuildPart 的参数是通过客户程序员传入的,这里为了简单说明问题,使用"user-defined"代替,实际的可能是在 Construct 方法中传入这 3 个参数,这样就可以得到不同的细微差别的复杂对象了。
以下情况应当使用建造者模式:
1、 需要生成的产品对象有复杂的内部结构。
2、 需要生成的产品对象的属性相互依赖,建造者模式可以强迫生成顺序。
3、 在对象创建过程中会使用到系统中的一些其它对象,这些对象在产品对象的创建过程中不易得到。
使用建造者模式主要有以下效果:
1、 建造模式的使用使得产品的内部表象可以独立的变化。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、 每一个Builder都相对独立,而与其它的Builder无关。
3、 模式所建造的最终产品更易于控制。