全面解析設(shè)計模式中的建造者模式及相關(guān)C++實現(xiàn)
生活中有著很多的建造者的例子，個人覺得大學(xué)生活就是一個建造者模式的最好體驗：
要完成大學(xué)教育，一般將大學(xué)教育過程分成 4 個學(xué)期進(jìn)行，因此沒有學(xué)習(xí)可以看作是構(gòu)建完整大學(xué)教育的一個部分構(gòu)建過程，每個人經(jīng)過這 4 年的（4 個階段）構(gòu)建過程得到的最后的結(jié)果不一樣，因為可能在四個階段的構(gòu)建中引入了很多的參數(shù)（每個人的機會和際遇不完全相同）。
建造者模式要解決的也正是這樣的問題：當(dāng)我們要創(chuàng)建的對象很復(fù)雜的時候（通常是由很多其他的對象組合而成），我們要要復(fù)雜對象的創(chuàng)建過程和這個對象的表示（展示）分離開來，這樣做的好處就是通過一步步的進(jìn)行復(fù)雜對象的構(gòu)建，由于在每一步的構(gòu)造過程中可以引入?yún)?shù)，使得經(jīng)過相同的步驟創(chuàng)建最后得到的對象的展示不一樣。
對象性質(zhì)的建造
有些情況下，一個對象會有一些重要的性質(zhì)，在它們沒有恰當(dāng)?shù)闹抵?，對象不能作為一個完整的產(chǎn)品使用。比如，一個電子郵件有發(fā)件人地址、收件人地址、主題、內(nèi)容、附錄等部分，而在最起碼的收件人地址未被賦值之前，這個電子郵件不能發(fā)出。
有些情況下，一個對象的一些性質(zhì)必須按照某個順序賦值才有意義。在某個性質(zhì)沒有賦值之前，另一個性質(zhì)則無法賦值。這些情況使得性質(zhì)本身的建造涉及到復(fù)雜的商業(yè)邏輯。
這時候，此對象相當(dāng)于一個有待建造的產(chǎn)品，而對象的這些性質(zhì)相當(dāng)于產(chǎn)品的零件，建造產(chǎn)品的過程就是組合零件的過程。由于組合零件的過程很復(fù)雜，因此，這些"零件"的組合過程往往被"外部化"到一個稱作建造者的對象里，建造者返還給客戶端的是一個全部零件都建造完畢的產(chǎn)品對象。
命名的考慮
之所以使用"建造者"而沒有用"生成器"就是因為用零件生產(chǎn)產(chǎn)品，"建造"更為合適，"創(chuàng)建"或"生成"不太恰當(dāng)。
建造者模式的典型結(jié)構(gòu)圖為：
建造者模式的關(guān)鍵是其中的 Director 對象并不直接返回對象，而是通過一步步（BuildPartA，BuildPartB，BuildPartC）來一步步進(jìn)行對象的創(chuàng)建。當(dāng)然這里 Director 可以提供一個默認(rèn)的返回對象的接口（即返回通用的復(fù)雜對象的創(chuàng)建，即不指定或者特定唯一指定 BuildPart 中的參數(shù)）。
建造者模式的實現(xiàn)
完整代碼示例（code）：建造者模式的實現(xiàn)很簡單，這里為了方便初學(xué)者的學(xué)習(xí)和參考，將給出完整的實現(xiàn)代碼（所有代碼采用 C++實現(xiàn)，并在 VC 6.0 下測試運行）。
代碼片斷 1：Product.h
//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_
代碼片斷 2：Product.cpp
//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;
}
代碼片斷 3：Builder.h
//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_
代碼片斷 4：Builder.cpp
//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();
}
代碼片斷 5：Director.h
//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_
代碼片斷 6：Director.cpp
//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");
}
代碼片斷 7：main.cpp
//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;
}
代碼說明：建造者模式的示例代碼中，BuildPart 的參數(shù)是通過客戶程序員傳入的，這里為了簡單說明問題，使用"user-defined"代替，實際的可能是在 Construct 方法中傳入這 3 個參數(shù)，這樣就可以得到不同的細(xì)微差別的復(fù)雜對象了。
以下情況應(yīng)當(dāng)使用建造者模式：
1、 需要生成的產(chǎn)品對象有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
2、 需要生成的產(chǎn)品對象的屬性相互依賴，建造者模式可以強迫生成順序。
3、 在對象創(chuàng)建過程中會使用到系統(tǒng)中的一些其它對象，這些對象在產(chǎn)品對象的創(chuàng)建過程中不易得到。
使用建造者模式主要有以下效果：
1、 建造模式的使用使得產(chǎn)品的內(nèi)部表象可以獨立的變化。使用建造者模式可以使客戶端不必知道產(chǎn)品內(nèi)部組成的細(xì)節(jié)。
2、 每一個Builder都相對獨立，而與其它的Builder無關(guān)。
3、 模式所建造的最終產(chǎn)品更易于控制。
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