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全面解析設計模式中的建造者模式及相關C++實現

2020-05-23 14:07:50
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來源:轉載
供稿:網友
這篇文章主要介紹了設計模式中的建造者模式及相關C++實現,需要的朋友可以參考下
 

生活中有著很多的建造者的例子,個人覺得大學生活就是一個建造者模式的最好體驗:
要完成大學教育,一般將大學教育過程分成 4 個學期進行,因此沒有學習可以看作是構建完整大學教育的一個部分構建過程,每個人經過這 4 年的(4 個階段)構建過程得到的最后的結果不一樣,因為可能在四個階段的構建中引入了很多的參數(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:當我們要創建的對象很復雜的時候(通常是由很多其他的對象組合而成),我們要要復雜對象的創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行復雜對象的構建,由于在每一步的構造過程中可以引入參數,使得經過相同的步驟創建最后得到的對象的展示不一樣。

對象性質的建造

有些情況下,一個對象會有一些重要的性質,在它們沒有恰當的值之前,對象不能作為一個完整的產品使用。比如,一個電子郵件有發件人地址、收件人地址、主題、內容、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出。

有些情況下,一個對象的一些性質必須按照某個順序賦值才有意義。在某個性質沒有賦值之前,另一個性質則無法賦值。這些情況使得性質本身的建造涉及到復雜的商業邏輯。

這時候,此對象相當于一個有待建造的產品,而對象的這些性質相當于產品的零件,建造產品的過程就是組合零件的過程。由于組合零件的過程很復雜,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產品,"建造"更為合適,"創建"或"生成"不太恰當。
建造者模式的典型結構圖為:

設計模式,建造者模式,C++

建造者模式的關鍵是其中的 Director 對象并不直接返回對象,而是通過一步步(BuildPartA,BuildPartB,BuildPartC)來一步步進行對象的創建。當然這里 Director 可以提供一個默認的返回對象的接口(即返回通用的復雜對象的創建,即不指定或者特定唯一指定 BuildPart 中的參數)。
建造者模式的實現

完整代碼示例(code):建造者模式的實現很簡單,這里為了方便初學者的學習和參考,將給出完整的實現代碼(所有代碼采用 C++實現,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,這樣就可以得到不同的細微差別的復雜對象了。

以下情況應當使用建造者模式:

1、 需要生成的產品對象有復雜的內部結構。 
2、 需要生成的產品對象的屬性相互依賴,建造者模式可以強迫生成順序。 
3、 在對象創建過程中會使用到系統中的一些其它對象,這些對象在產品對象的創建過程中不易得到。

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品的內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品內部組成的細節。 
2、 每一個Builder都相對獨立,而與其它的Builder無關。 
3、 模式所建造的最終產品更易于控制。



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