概述

????????在實際項目中，我們有時會遇到需要創(chuàng)建復(fù)雜對象的情況。這些對象可能包含多個組件或?qū)傩?#xff0c;而且每個組件都有自己的配置選項。如果直接使用構(gòu)造函數(shù)或前面介紹的工廠方法來創(chuàng)建這樣的對象，可能會導(dǎo)致以下兩個嚴(yán)重問題。

????????1、參數(shù)過多。當(dāng)一個類有很多可選參數(shù)時，構(gòu)造函數(shù)可能會變得非常龐大，難以維護(hù)。此外，調(diào)用方必須記住哪些參數(shù)是必需的，哪些是可選的，這在一定程度上增加了出錯的風(fēng)險。

????????2、代碼冗余。如果每次創(chuàng)建對象都需要傳遞大量的參數(shù)，那么代碼將會變得冗長、復(fù)雜且難以理解。即使有些參數(shù)有默認(rèn)值，調(diào)用者仍然需要為所有參數(shù)提供值。

????????相比之下，建造者模式提供了更好的解決方案。它通過引入一個專門的建造者類來逐步構(gòu)建對象，直到所有的必要部分都被設(shè)置完畢。這樣不僅可以簡化對象的創(chuàng)建過程，還可以提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。

????????餐廳點(diǎn)餐是運(yùn)用建造者模式的一個典型例子：菜單上有多種套餐組合，但每個套餐的具體內(nèi)容可能不同；服務(wù)員會根據(jù)我們的選擇，逐步記錄下我們想要的食物和飲料，最后再把這些信息傳遞給廚房。在這個過程中，服務(wù)員扮演了“導(dǎo)演”的角色，而每道菜的廚師則是具體的“建造者”，他們負(fù)責(zé)按照訂單的要求制作食物。

基本原理

????????建造者模式的核心思想是：將一個復(fù)雜對象的構(gòu)建過程與其表示分離，從而使得同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示。它提供了一種分步驟構(gòu)造復(fù)雜對象的方法，避免了大型構(gòu)造函數(shù)帶來的問題，并且提高了代碼的可讀性和可維護(hù)性。建造者模式包括如下四個核心組件。

????????1、產(chǎn)品類。代表要創(chuàng)建的復(fù)雜對象，它可以是一個具體的產(chǎn)品實例，也可以是一系列相關(guān)屬性的集合。產(chǎn)品類通常包含多個組成部分，每個部分都有自己的配置選項。

????????2、抽象建造者。定義了創(chuàng)建產(chǎn)品各個部分的接口，它是所有具體建造者的基類或接口，聲明了一系列用于組裝產(chǎn)品的抽象方法。這些方法定義了如何構(gòu)建產(chǎn)品的不同部分，但不涉及具體的實現(xiàn)邏輯。

????????3、具體建造者。實現(xiàn)了抽象建造者接口，提供了構(gòu)建產(chǎn)品的具體實現(xiàn)。每個具體建造者都對應(yīng)一種特定的產(chǎn)品配置或類型，負(fù)責(zé)按照預(yù)定規(guī)則組裝出完整的產(chǎn)品。通常情況下，具體建造者還會提供一個類似GetResult的方法來獲取最終構(gòu)建的產(chǎn)品對象。

????????4、導(dǎo)演類。導(dǎo)演類負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個具體建造者的執(zhí)行順序，它不直接參與產(chǎn)品的構(gòu)建，而是調(diào)用建造者的方法來組織構(gòu)建過程。它可以根據(jù)不同的需求選擇合適的建造者，并控制構(gòu)建的流程。

????????基于上面的核心組件，建造者模式的實現(xiàn)主要有以下五個步驟。

????????1、定義產(chǎn)品類。創(chuàng)建一個代表最終產(chǎn)品的類，它包含了所有與產(chǎn)品相關(guān)的屬性。

????????2、定義抽象建造者。定義一個接口或抽象類，聲明一組用于構(gòu)建產(chǎn)品的方法。這些方法定義了如何設(shè)置產(chǎn)品的各個部分，但不涉及具體的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。

????????3、實現(xiàn)具體建造者。根據(jù)需要創(chuàng)建多個具體建造者類，每個類都實現(xiàn)了抽象建造者接口。每個具體建造者負(fù)責(zé)按照特定的規(guī)則，組裝出完整的產(chǎn)品，并提供GetResult方法來返回最終構(gòu)建的產(chǎn)品對象。

????????4、創(chuàng)建導(dǎo)演類。定義一個導(dǎo)演類，它負(fù)責(zé)調(diào)用具體建造者的方法來組織構(gòu)建過程。導(dǎo)演類不直接參與產(chǎn)品的構(gòu)建，而是充當(dāng)協(xié)調(diào)者的角色，確保構(gòu)建過程按照預(yù)期進(jìn)行。

????????5、編寫應(yīng)用層代碼。在應(yīng)用層代碼中，首先選擇合適的具體建造者并將其傳遞給導(dǎo)演類。導(dǎo)演類會根據(jù)預(yù)設(shè)的構(gòu)建流程調(diào)用建造者的方法，逐步構(gòu)建出最終的產(chǎn)品對象。最后，應(yīng)用層可以從建造者那里獲取到完全配置好的產(chǎn)品實例。

實戰(zhàn)解析

????????在下面的實戰(zhàn)代碼中，我們使用建造者模式模擬了餐廳點(diǎn)餐的應(yīng)用場景。

????????首先，我們定義了產(chǎn)品類COrder。COrder類代表最終的訂單對象，它包含了主菜、飲料、甜點(diǎn)以及額外添加的項目。

????????然后，我們定義了抽象建造者COrderBuilder。COrderBuilder是一個接口或抽象類，聲明了一系列用于設(shè)置訂單各個部分的方法。每個具體建造者都將實現(xiàn)這些方法，以按照特定規(guī)則組裝出完整的訂單。

????????接下來，我們實現(xiàn)了具體建造者CStandardMealBuilder和CVegetarianMealBuilder，分別表示創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)套餐和素食套餐。每個具體建造者都實現(xiàn)了COrderBuilder接口，并提供了構(gòu)建特定類型訂單的具體邏輯。

????????我們還創(chuàng)建了導(dǎo)演類CWaiter，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個建造者的執(zhí)行順序。它不直接參與訂單的構(gòu)建，而是調(diào)用建造者的方法來組織構(gòu)建過程，這樣可以確保構(gòu)建過程的一致性和靈活性。

????????最后，在main函數(shù)中，我們首先選擇了CStandardMealBuilder來構(gòu)建一個標(biāo)準(zhǔn)套餐，并通過CWaiter類來指導(dǎo)構(gòu)建過程。緊接著，我們選擇了CVegetarianMealBuilder來構(gòu)建一個素食套餐。最后，我們打印了兩個訂單的具體內(nèi)容，并進(jìn)行了清理工作。

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>using namespace std;// 定義產(chǎn)品類：訂單對象
class COrder
{
public:void SetMainDish(const string& strDish){m_strMainDish = strDish;}void SetDrink(const string& strDrink){m_strDrink = strDrink; }void SetDessert(const string& strDessert){m_strDessert = strDessert;}void AddExtra(const string& strExtra){m_vctExtras.push_back(strExtra);}void Print() const{cout << "Your order contains: " << endl;if (!m_strMainDish.empty()){cout << "Main dish: " << m_strMainDish << endl;}if (!m_strDrink.empty()){cout << "Drink: " << m_strDrink << endl;}if (!m_strDessert.empty()){cout << "Dessert: " << m_strDessert << endl;}if (!m_vctExtras.empty()){cout << "Extras: " << endl;for (const auto& extra : m_vctExtras){cout << "  " << extra << endl;}}}private:string m_strMainDish;               // 主菜string m_strDrink;                  // 飲料string m_strDessert;                // 甜點(diǎn)vector<string> m_vctExtras;         // 額外項
};// 定義抽象建造者
class COrderBuilder
{
public:COrderBuilder(){m_pOrder = new COrder();}virtual ~COrderBuilder() {}virtual void BuildMainDish() = 0;virtual void BuildDrink() = 0;virtual void BuildDessert() = 0;virtual void AddExtras() = 0;virtual COrder* GetResult(){return m_pOrder; }protected:COrder* m_pOrder;
};// 實現(xiàn)具體建造者：標(biāo)準(zhǔn)套餐建造者
class CStandardMealBuilder : public COrderBuilder
{
public:void BuildMainDish() override{m_pOrder->SetMainDish("Roast Chicken");}void BuildDrink() override{m_pOrder->SetDrink("Cola");}void BuildDessert() override{m_pOrder->SetDessert("Ice Cream");}void AddExtras() override{m_pOrder->AddExtra("Potato Fries");}
};// 實現(xiàn)具體建造者：素食套餐建造者
class CVegetarianMealBuilder : public COrderBuilder
{
public:void BuildMainDish() override{m_pOrder->SetMainDish("Vegetable Curry");}void BuildDrink() override{m_pOrder->SetDrink("Lemonade");}void BuildDessert() override{m_pOrder->SetDessert("Fruit Salad");}void AddExtras() override{m_pOrder->AddExtra("Breadsticks");}
};// 創(chuàng)建導(dǎo)演類：服務(wù)員
class CWaiter
{
public:void Construct(COrderBuilder* pBuilder){pBuilder->BuildMainDish();pBuilder->BuildDrink();pBuilder->BuildDessert();pBuilder->AddExtras();}
};int main()
{CWaiter waiter;// 選擇標(biāo)準(zhǔn)套餐COrderBuilder* pBuilder = new CStandardMealBuilder();waiter.Construct(pBuilder);COrder* pStandardOrder = pBuilder->GetResult();cout << "***** Standard Meal *****" << endl;pStandardOrder->Print();cout << endl;delete pBuilder;// 選擇素食套餐pBuilder = new CVegetarianMealBuilder();waiter.Construct(pBuilder);COrder* pVegetarianOrder = pBuilder->GetResult();cout << "***** Vegetarian Meal *****" << endl;pVegetarianOrder->Print();delete pBuilder;// 清理delete pStandardOrder;delete pVegetarianOrder;return 0;
}

總結(jié)

????????對于那些需要很多參數(shù)的對象創(chuàng)建，尤其是這些參數(shù)大多數(shù)是可選的時候，使用建造者模式可以讓代碼更加易讀、易于維護(hù)。相比長串的構(gòu)造函數(shù)參數(shù)列表，建造者模式提供了更自然的接口來逐步設(shè)定屬性。

????????但建造者模式也引入了額外的類（即具體的建造者），因此會稍微增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和整體大小。對于簡單的對象創(chuàng)建，這種模式可能顯得過于繁瑣。如果要添加新的產(chǎn)品，就需要修改現(xiàn)有的建造者接口或創(chuàng)建新的建造者子類，這可能會影響現(xiàn)有代碼的穩(wěn)定性。另外，如果建造者負(fù)責(zé)多個不同類型的對象創(chuàng)建，可能會導(dǎo)致建造者類變得臃腫，承擔(dān)過多責(zé)任，從而違背了單一職責(zé)原則。