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建造者模式（Builder Pattern）是一種創(chuàng)建型設計模式，它允許你分步驟創(chuàng)建復雜對象。與其他創(chuàng)建型模式不同，建造者模式不僅關注對象的創(chuàng)建，還關注對象的組裝過程。

1.問題分析

在軟件開發(fā)中，有時我們需要創(chuàng)建一個復雜對象，這個對象由多個部分組成，并且這些部分的構建過程可能非常復雜。直接使用構造函數(shù)來創(chuàng)建這樣的對象會導致代碼難以維護和擴展。建造者模式通過將對象的構建過程與表示分離，使得同樣的構建過程可以創(chuàng)建不同的表示。

2.實現(xiàn)步驟

1. 定義產(chǎn)品類：定義一個復雜對象類，該類包含多個部分。
2. 定義建造者接口：定義一個包含構建各個部分方法的接口。
3. 實現(xiàn)具體建造者類：實現(xiàn)建造者接口，提供構建各個部分的具體實現(xiàn)。
4. 定義指揮者類：定義一個指揮者類，用于控制建造過程。
5. 客戶端代碼：使用指揮者類和具體建造者類來創(chuàng)建復雜對象。

3.代碼示例

3.1.定義產(chǎn)品類

// 機器人類
class Robot {public:void setHead(const std::string& head) { head_ = head; }void setBody(const std::string& body) { body_ = body; }void setArms(const std::string& arms) { arms_ = arms; }void setLegs(const std::string& legs) { legs_ = legs; }void show() const { std::cout << "Robot Parts: " << head_ << ", " << body_ << ", " << arms_ << ", " << legs_ << std::endl; }private:std::string head_;std::string body_;std::string arms_;std::string legs_;
};

3.2.定義建造者接口

// 建造者接口
class RobotBuilder {public:virtual ~RobotBuilder() = default;virtual void buildHead() = 0;virtual void buildBody() = 0;virtual void buildArms() = 0;virtual void buildLegs() = 0;virtual std::unique_ptr<Robot> getResult() = 0;protected:std::unique_ptr<Robot> robot_ = std::make_unique<Robot>();
};

3.3.實現(xiàn)具體建造者類

// 清潔機器人建造者類
class CleaningRobotBuilder : public RobotBuilder {public:void buildHead() override { robot_->setHead("Cleaning Head"); }void buildBody() override { robot_->setBody("Cleaning Body"); }void buildArms() override { robot_->setArms("Cleaning Arms"); }void buildLegs() override { robot_->setLegs("Cleaning Legs"); }std::unique_ptr<Robot> getResult() override { return std::move(robot_); }
};

// 巡檢機器人建造者類
class InspectionRobotBuilder : public RobotBuilder {public:void buildHead() override { robot_->setHead("Inspection Head"); }void buildBody() override { robot_->setBody("Inspection Body"); }void buildArms() override { robot_->setArms("Inspection Arms"); }void buildLegs() override { robot_->setLegs("Inspection Legs"); }std::unique_ptr<Robot> getResult() override { return std::move(robot_); }
};

3.4.定義指揮者類

// 指揮者類
class RobotDirector {public:void setBuilder(RobotBuilder* builder) { builder_ = builder; }std::unique_ptr<Robot> construct() {builder_->buildHead();builder_->buildBody();builder_->buildArms();builder_->buildLegs();return builder_->getResult();}private:RobotBuilder* builder_;
};

3.5.客戶端代碼

int main() {// 創(chuàng)建具體建造者對象CleaningRobotBuilder cleaningBuilder;InspectionRobotBuilder inspectionBuilder;// 創(chuàng)建指揮者對象并設置建造者RobotDirector director;// 構建清潔機器人director.setBuilder(&cleaningBuilder);std::unique_ptr<Robot> cleaningRobot = director.construct();cleaningRobot->show();// 構建巡檢機器人director.setBuilder(&inspectionBuilder);std::unique_ptr<Robot> inspectionRobot = director.construct();inspectionRobot->show();return 0;
}

4.總結

• 建造者模式（Builder Pattern）

  1. 創(chuàng)建過程：指揮者控制對象的創(chuàng)建過程，按特定順序構建對象。
  2. 目的：將復雜對象的構建過程與其表示分離。
  3. 適用場景：
     • 需要逐步構建復雜對象，并且構建過程可以有不同的表示。
     • 對象由多個部分組成，每個部分可以獨立構建。
     • 需要控制對象的創(chuàng)建過程。

• 工廠模式（Factory Pattern）

  1. 創(chuàng)建過程：工廠決定創(chuàng)建哪個具體對象，創(chuàng)建過程較為簡單。
  2. 目的：定義一個用于創(chuàng)建對象的接口，讓子類決定實例化哪一個類。
  3. 適用場景：
     • 需要創(chuàng)建的對象類型在運行時才確定。
     • 需要將對象的創(chuàng)建與使用分離。
     • 對象通常是一個整體，創(chuàng)建時不需要逐步構建。