建造者模式和工厂模式实际开发中通常用于哪些场景-优快云博客

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一、工厂模式（Factory Pattern）

核心思想

将对象的创建逻辑封装在一个工厂类中，客户端只需通过工厂获取对象，而无需关心具体的创建过程。

应用场景

对象创建过程复杂
当对象的创建需要大量初始化代码或依赖外部资源时，使用工厂模式将创建逻辑集中管理。
示例：数据库连接对象的创建，需要配置 URL、用户名、密码等参数。
根据条件动态创建对象
根据不同的条件（如配置、用户输入）创建不同类型的对象。
示例：游戏中根据用户选择的角色类型（战士、法师、射手）创建对应的角色对象。
解耦对象的使用和创建
当对象的具体实现可能频繁变化时，使用工厂模式可以避免客户端代码的修改。
示例：支付系统支持多种支付方式（微信、支付宝、银联），通过工厂统一创建支付对象。
框架或库的扩展点
框架提供工厂接口，允许用户自定义对象的创建方式。
示例：Spring 框架中的BeanFactory，通过配置文件动态创建 Bean 对象。

代码示例

// 工厂模式示例：创建不同类型的图形
class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0;
    virtual ~Shape() = default;
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override { std::cout << "Drawing Circle" << std::endl; }
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    void draw() override { std::cout << "Drawing Rectangle" << std::endl; }
};

class ShapeFactory {
public:
    static Shape* createShape(const std::string& type) {
        if (type == "circle") return new Circle();
        if (type == "rectangle") return new Rectangle();
        return nullptr;
    }
};

// 使用工厂创建对象
Shape* circle = ShapeFactory::createShape("circle");
circle->draw();  // 输出: Drawing Circle

二、建造者模式（Builder Pattern）

核心思想

将一个复杂对象的构建与表示分离，允许用户通过指定复杂对象的类型和内容，一步一步构建它们。

应用场景

对象有多个可选参数或复杂配置
当对象的构造函数参数过多（超过 4 个）或参数组合复杂时，使用建造者模式可以避免构造函数膨胀。
示例：创建一个配置对象，包含主机名、端口、超时时间、认证信息等多个可选参数。
需要按步骤构建对象
对象的构建过程需要多个步骤（如初始化、配置、验证），且步骤顺序可能不同。
示例：游戏角色的创建需要依次设置外观、装备、技能等属性。
创建不可变对象
确保对象在创建过程中不会被中途修改，只能在完全构建后使用。
示例：创建一个User对象，要求所有字段在初始化后不可变。
构建不同表示的同一对象
同一构建过程可以创建不同配置的对象。
示例：构建一个汽车对象，可以选择不同的引擎、轮胎、内饰等组合。

代码示例

// 建造者模式示例：创建复杂的配置对象
class ServerConfig {
private:
    std::string host;
    int port;
    bool ssl;
    int timeout;

public:
    class Builder {
    private:
        std::string host;
        int port = 80;  // 默认值
        bool ssl = false;
        int timeout = 3000;

    public:
        Builder& setHost(const std::string& h) { host = h; return *this; }
        Builder& setPort(int p) { port = p; return *this; }
        Builder& enableSSL(bool s) { ssl = s; return *this; }
        Builder& setTimeout(int t) { timeout = t; return *this; }

        ServerConfig build() {
            return ServerConfig(host, port, ssl, timeout);
        }
    };

private:
    ServerConfig(const std::string& h, int p, bool s, int t)
        : host(h), port(p), ssl(s), timeout(t) {}
};

// 使用建造者创建配置对象
ServerConfig config = ServerConfig::Builder()
    .setHost("example.com")
    .setPort(443)
    .enableSSL(true)
    .setTimeout(5000)
    .build();

三、对比与选择

维度	工厂模式	建造者模式
核心目的	封装对象的创建逻辑	分步构建复杂对象
创建过程复杂度	简单或中等（一次性创建）	复杂（多步骤、顺序可能不同）
关注点	快速创建对象	精细化控制对象的构建过程
返回对象	通常直接返回产品	通过 Builder 链式调用，最后调用 build ()
适用场景	对象类型差异大、创建逻辑集中	对象参数多、需要分步配置

四、实际开发中的典型案例

工厂模式案例
- Spring 框架：BeanFactory根据配置文件创建 Bean 实例。
- Java 的Calendar类：Calendar.getInstance()根据时区和语言环境创建不同的日历实现。
- 游戏开发：根据敌人类型（普通、精英、Boss）创建不同属性的敌人对象。
建造者模式案例
- Java 的StringBuilder：通过append()方法链式构建字符串。
- Guava 库的ImmutableSet：使用ImmutableSet.builder()分步添加元素。
- Android 的AlertDialog：通过AlertDialog.Builder设置标题、内容、按钮等。