设计模式之建造者模式（Builder）

一个人活到70岁以上，都会经历这样的几个阶段：婴儿，少年，青年，中年，老年。并且每个人在各个阶段肯定是不一样的呀，我觉得可以说世界上不存在两个人在人生的这5个阶段的生活完全一样，但是活到70岁以上的人，都经历了这几个阶段是肯定的。实际上这是一个比较经典的建造者模式的例子了。

1.初识建造者模式

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，流程即不会增加、也不会遗漏或者产生流程次序错误，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立楼房后，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：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。

　　按照惯例，还是给出建造者模式的结构图

　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2.一个建造者模式例子实现

　　不妨就实现《大话设计模式》上的建造小人的例子吧！！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");//创建瘦人的头
    }
    virtual void BuildBody()
    {
        product.Add("胖人身体");//创建瘦人的身体
    }
    virtual void BuildHand()
    {
        product.Add("胖人手");//创建瘦人的手
    }
    virtual void BuildFeet()
    {
        product.Add("胖人脚");//创建瘦人的脚
    }
    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;
}

　　

  1 #include <iostream>
  2 #include <vector>
  3 #include <string>
  4
  5 using namespace std;
  6 //Product类
  7 class Product
  8 {
  9     vector<string> parts;
 10 public:
 11     void Add(const string part)
 12     {
 13         parts.push_back(part);
 14     }
 15     void Show()const
 16     {
 17         for(int i = 0 ; i < parts.size() ; i++)
 18         {
 19             cout<<parts[i]<<endl;
 20         }
 21     }
 22 };
 23 //抽象builder类
 24 class Builder
 25 {
 26 public:
 27     virtual void BuildHead() = 0;
 28     virtual void BuildBody() = 0;
 29     virtual void BuildHand() = 0;
 30     virtual void BuildFeet() = 0;
 31     virtual Product GetResult() = 0;
 32 };
 33 //具体胖人创建类
 34 class FatPersonBuilder :public Builder
 35 {
 36 private:
 37     Product product;
 38 public:
 39     virtual void BuildHead()
 40     {
 41         product.Add("胖人头");//创建瘦人的头
 42     }
 43     virtual void BuildBody()
 44     {
 45         product.Add("胖人身体");//创建瘦人的身体
 46     }
 47     virtual void BuildHand()
 48     {
 49         product.Add("胖人手");//创建瘦人的手
 50     }
 51     virtual void BuildFeet()
 52     {
 53         product.Add("胖人脚");//创建瘦人的脚
 54     }
 55     virtual Product GetResult()
 56     {
 57         return product;
 58     }
 59 };
 60 //具体瘦人人创建类
 61 class ThinPersonBuilder :public Builder
 62 {
 63 private:
 64     Product product;
 65 public:
 66     virtual void BuildHead()
 67     {
 68         product.Add("瘦人人头");//创建瘦人的头
 69     }
 70     virtual void BuildBody()
 71     {
 72         product.Add("瘦人身体");//创建瘦人的身体
 73     }
 74     virtual void BuildHand()
 75     {
 76         product.Add("瘦人手");//创建瘦人的手
 77     }
 78     virtual void BuildFeet()
 79     {
 80         product.Add("瘦人脚");//创建瘦人的脚
 81     }
 82     virtual Product GetResult()
 83     {
 84         return product;
 85     }
 86 };
 87 //Director类
 88 class Director
 89 {
 90 public:
 91     void Construct(Builder &builder)
 92     {
 93         builder.BuildHead();
 94         builder.BuildBody();
 95         builder.BuildHand();
 96         builder.BuildFeet();
 97     }
 98 };
 99
100 int main()
101 {
102     Director *director = new Director();
103     Builder *b1 = new FatPersonBuilder();
104     Builder *b2 = new ThinPersonBuilder();
105
106     director->Construct(*b1);
107     Product p1 = b1->GetResult();
108     p1.Show();
109     return 0;
110 }

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.使用建造者模式的场合和好处

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。