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设计模式---构建者模式（Builder Pattern）

news 2025/8/14 22:23:33

构建者模式（Builder Pattern） 是一种创建型设计模式，旨在将复杂对象的构建过程与其表示分离。它允许使用相同的构建过程创建不同的表示。该模式通常用于构建复杂对象，这些对象由多个部分组成或具有多个可选属性。

构建者模式的核心要素：

Builder（构建者）：定义构建对象的接口，声明创建部分对象的方法。
ConcreteBuilder（具体构建者）：实现 Builder 接口，构建并装配各个部件，提供一个方法以获取最终构建的对象。
Director（指挥者）：构建过程中的协调者，使用 Builder 对象来构建产品。
Product（产品）：由 Builder 构建的最终对象，通常包含多个部件。

示例：创建一个复杂的 `Computer` 对象

我们将使用构建者模式来创建一个 Computer 对象。一个 Computer 可能包括处理器、内存、硬盘和显卡等部件。

1. 定义 `Computer` 类（产品）

#include <string>
#include <iostream>class Computer {
public:void setCPU(const std::string &cpu) { m_cpu = cpu; }void setRAM(const std::string &ram) { m_ram = ram; }void setStorage(const std::string &storage) { m_storage = storage; }void setGPU(const std::string &gpu) { m_gpu = gpu; }void showSpecs() const {std::cout << "Computer Specifications:" << std::endl;std::cout << "CPU: " << m_cpu << std::endl;std::cout << "RAM: " << m_ram << std::endl;std::cout << "Storage: " << m_storage << std::endl;std::cout << "GPU: " << m_gpu << std::endl;}private:std::string m_cpu;std::string m_ram;std::string m_storage;std::string m_gpu;
};

2. 定义 Builder 接口

class ComputerBuilder {
public:virtual ~ComputerBuilder() = default;virtual void buildCPU() = 0;virtual void buildRAM() = 0;virtual void buildStorage() = 0;virtual void buildGPU() = 0;virtual Computer* getComputer() = 0;
};

3. 定义 ConcreteBuilder（具体构建者）

class GamingComputerBuilder : public ComputerBuilder {
public:GamingComputerBuilder() { m_computer = new Computer(); }~GamingComputerBuilder() { delete m_computer; }void buildCPU() override { m_computer->setCPU("High-end CPU"); }void buildRAM() override { m_computer->setRAM("16GB RAM"); }void buildStorage() override { m_computer->setStorage("1TB SSD"); }void buildGPU() override { m_computer->setGPU("High-end GPU"); }Computer* getComputer() override { return m_computer; }private:Computer* m_computer;
};

4. 定义 Director（指挥者）

class ComputerDirector {
public:ComputerDirector(ComputerBuilder* builder) : m_builder(builder) {}void construct() {m_builder->buildCPU();m_builder->buildRAM();m_builder->buildStorage();m_builder->buildGPU();}private:ComputerBuilder* m_builder;
};

5. 使用构建者模式

int main() {// 创建具体构建者对象ComputerBuilder* builder = new GamingComputerBuilder();// 创建指挥者对象，并传入具体构建者ComputerDirector director(builder);// 开始构建过程director.construct();// 获取构建完成的产品Computer* computer = builder->getComputer();computer->showSpecs();// 清理资源delete computer;delete builder;return 0;
}

解释

Computer 类是最终构建的对象，包含多个属性（部件）。
ComputerBuilder 是构建者接口，定义了构建每个部件的方法。
GamingComputerBuilder 是一个具体构建者，实现了构建每个部件的方法，并返回最终构建的 Computer 对象。
ComputerDirector 使用构建者来构建产品，它知道如何一步一步地构建 Computer 对象，但不直接处理构建过程的细节。
main 函数 中创建了一个 GamingComputerBuilder 实例和一个 ComputerDirector 实例，然后使用 ComputerDirector 来构建 Computer 对象，并显示其规格。