Builder模式

1 问题

生活中有着很多的Builder的例子，个人觉得大学生活就是一个Builder模式的最好体验：要完成大学教育，一般将大学教育过程分成4个学期进行，因此学习可以看作是构建完整大学教育的一个部分构建过程，每个人经过这4年的（4个阶段）构建过程得到的最后的结果不一样，因为可能在四个阶段的构建中引入了很多的参数（每个人的机会和际遇不完全相同）。

Builder模式要解决的也正是这样的问题：当我们要创建的对象很复杂的时候（通常是由很多其他的对象组合而成），我们要将复杂对象的创建过程和这个对象的表示（展示）分离开来，这样做的好处就是通过一步步的进行复杂对象的构建，由于在每一步的构造过程中可以引入参数，使得经过相同的步骤创建最后得到的对象的展示不一样。

2 模式选择

Builder模式的典型结构图为：

图1：Builder Pattern结构图

Builder：为创建一个Product对象的各个部件制定抽象接口。

ConcreteBuilder：具体的建造者，它负责真正的生产。

Director：导演, 建造的执行者，它负责发布命令。

Product：最终消费的产品。

各类之间的交互关系如下图所示：

Builder模式的关键是其中的Director对象并不直接返回对象，而是通过一步步（BuildPartA，BuildPartB，BuildPartC）来一步步进行对象的创建。当然这里Director可以提供一个默认的返回对象的接口（即返回通用的复杂对象的创建，即不指定或者特定唯一指定BuildPart中的参数）。

下面我们举个例子来加深我们对Builder模式的理解。比如我们要通过一个汽车加工厂，生产一辆汽车；汽车由车轮方向盘发动机还有各种小零件等等组成，它的基本组装步骤是：

生产车轮
生产方向盘
生产发动机
.................

通过上面的分析，我们知道，该范例满足Builder模式的应用场景所提到的条件：

对象的创建：我们需要创建汽车对象
创建的是一个复合对象：我们需要创建的汽车对象是具有车轮方向盘发动等复合属性的复合对象

下面我们用Builder设计模式来抽象以上组装过程：

Client：买汽车的顾客。通过向Director申请，然后Director让Builder组装汽车
Director：负责生产汽车的经理，或者销售人员
Builder：汽车组装抽象类
ConcreteBuilder：生产汽车的直接员工

3 示例代码

namespace DesignPattern_Builder
{
    class Product1 { /*...*/ } ;
    class Product2 { /*...*/ } ;
 
    // class Builder
    class Builder //抽象基类
    {
        public:
            virtual void BuilderPartA() {} //提供缺省实现
            virtual void BuilderPartB() {}
            virtual void BuilderPartC() {}
        protected:
            Builder() {}
    } ;
 
    // class ConcreteBuilder1
    class ConcreteBuilder1 : public Builder //创建Product1
    {
        public:
            ConcreteBuilder1() : _product(NULL) {}
 
            virtual void BuilderPartA() { /*...*/ } 
            virtual void BuilderPartB() { /*...*/ }
            virtual void BuilderPartC() { /*...*/ }
 
            virtual Product1* GetProduct1() { return _product ; } //返回创建的Product1对象
        private:
            Product1 *_product ;
    } ;
 
    // class ConcreteBuilder2
    class ConcreteBuilder2 : public Builder //创建Product2
    {
        public:
            ConcreteBuilder2() : _product(NULL) {}
 
            virtual void BuilderPartA() { /*...*/ } 
            virtual void BuilderPartB() { /*...*/ }
            virtual void BuilderPartC() { /*...*/ }
 
            virtual Product2* GetProduct2() { return _product ; } //返回创建的Product2对象
        private:
            Product2 *_product ;
    } ;
 
    // class Director
    class Director
    {
        public:
            //创建对象(Director并不知道具体创建出来的对象是什么样的，只有调用该函数的client知道)
            void Construct(Builder *builder)
            {
                builder->BuilderPartA() ;
                builder->BuilderPartB() ;
                builder->BuilderPartC() ;
            }
    } ;
}

客户端代码：

{
    using namespace DesignPattern_Builder ;
 
    Director director ;
 
    // 创建第一种对象
    ConcreteBuilder1 *pBuilder1 = new ConcreteBuilder1() ;
    director.Construct(pBuilder1) ;
    Product1 *product1 = pBuilder1->GetProduct1() ;
 
    // 创建第二种对象
    ConcreteBuilder2 *pBuilder2 = new ConcreteBuilder2() ;
    director.Construct(pBuilder2) ;
    Product2 *product2 = pBuilder2->GetProduct2() ;
}

4 实例

例子一。如下图所示：

上图的功能是是把一个RTF文件转换为多种正文格式。RTFReader进行语法分析，然后将所有的token串逐一转换。可见builder就是一步步地把各个部分组装为一个整体。它封闭了组装的方法，组装出来的对象也大相径庭。

5 讨论

GoF在《设计模式》一书中给出的关于Builder模式的意图是非常容易理解、间接的：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示（在示例代码中可以通过传入不同的参数实现这一点）。

Builder模式和AbstractFactory模式在功能上很相似，因为都是用来创建大的复杂的对象，它们的区别是：Builder模式强调的是一步步创建对象，并通过相同的创建过程可以获得不同的结果对象，一般来说Builder模式中对象不是直接返回的。而在AbstractFactory模式中对象是直接返回的，AbstractFactory模式强调的是为创建多个相互依赖的对象提供一个同一的接口。

6 参见

c++设计模式(3)-Builder(ZT). Henry. 2008-08-29 22:54.
设计模式解析之——BUILDER模式（K_ECKEL转自微软高校博客K_ECKEL'S MINDVIEW）. K_Eckel. 2005-04-05.
Builder模式. ldjsyl. 2008-05-06.