设计模式4 - 建造者模式

作者：billy
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建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
一个 Builder 类会一步一步构造最终的对象。该 Builder 类是独立于其他对象的。

使用场景

• 需要生成的对象具有复杂的内部结构。
• 需要生成的对象内部属性本身相互依赖。

优缺点

• 优点：
  1、建造者独立，易扩展。
  2、便于控制细节风险。

• 缺点：
  1、产品必须有共同点，范围有限制。
  2、如内部变化复杂，会有很多的建造类。

注意事项

与抽象工厂模式的区别是：建造者模式更加关注与零件装配的顺序
在抽象工厂模式中，客户端实例化工厂类，然后调用工厂方法获取所需产品对象，而在建造者模式中，客户端可以不直接调用建造者的相关方法，而是通过指挥者类来指导如何生成对象，包括对象的组装过程和建造步骤，它侧重于一步步构造一个复杂对象，返回一个完整的对象 。
如果将抽象工厂模式看成汽车配件生产工厂，生产一个产品族的产品，那么建造者模式就是一个汽车组装工厂，通过对部件的组装可以返回一辆完整的汽车。

UML结构图

代码实现

packinterface.h
创建抽象类 - 打包； 创建具体类 - 用纸打包、用瓶打包

#include <iostream>
using namespace std;

class Packing   //基类-打包
{
public:
    Packing() {}
    virtual ~Packing() {}

    virtual string pack() = 0;
};

class Wrapper: public Packing   //子类-用纸打包
{
public:
    string pack() { return "Wrapper"; }
};

class Bottle: public Packing    //子类-用瓶打包
{
public:
    string pack() { return "Bottle"; }
};

foodinterface.h
创建抽象类 - 食物； 创建子类 - 汉堡、冷饮；
创建孙子类 - 蔬菜汉堡、鸡肉汉堡、可口可乐、百事可乐

#include "packinterface.h"
#include <string>

class Food  //基类-食物
{
public:
    Food() {}
    virtual ~Food() {}

    virtual Packing * getPack() = 0;
    virtual string getName() = 0;
    virtual float getPrice() = 0;
};

class Burger: public Food   //子类-汉堡，用纸打包
{
public:
    Packing * getPack()
    {
        return new Wrapper();
    }

    virtual string getName() = 0;
    virtual float getPrice() = 0;
};

class ColdDrink: public Food    //子类-冷饮，用瓶打包
{
public:
    Packing * getPack()
    {
        return new Bottle();
    }

    virtual string getName() = 0;
    virtual float getPrice() = 0;
};

class VegBurger: public Burger  //孙子类-蔬菜汉堡
{
public:
    string getName()
    {
        return "Veg Burger";
    }

    float getPrice()
    {
        return 25.0f;
    }
};

class ChickenBurger: public Burger  //孙子类-鸡肉汉堡
{
public:
    string getName()
    {
        return "Chicken Burger";
    }

    float getPrice()
    {
        return 50.5f;
    }
};

class Coke: public ColdDrink    //孙子类-可口可乐
{
public:
    string getName()
    {
        return "Coke";
    }

    float getPrice()
    {
        return 30.0f;
    }
};

class Pepsi: public ColdDrink   //孙子类-百世可乐
{
public:
    string getName()
    {
        return "Pepsi";
    }

    float getPrice()
    {
        return 35.0f;
    }
};

meal.h
创建菜单类 - 可以添加食物到菜单、计算菜单所有食物的价格、展示菜单中的食物

#include "foodinterface.h"
#include <vector>

class Meal
{
public:
    Meal()
    {
        vec.reserve(255);
    }

    void addFoodToVector(Food * food)
    {
        vec.push_back(food);
    }

    float getCost()
    {
        float ret = 0.0;

        for(auto &food: vec)
        {
            ret += food->getPrice();
        }

        return ret;
    }

    void showFoods()
    {
        for(auto &food: vec)
        {
            cout << "--------------------------" << endl;
            cout << food->getName() << endl;
            cout << food->getPack()->pack() << endl;
            cout << food->getPrice() << endl;
        }
    }

public:
    std::vector<Food *> vec;
};

meakbuilder.h
创建构造菜单类 - 使用菜单类任意组合食物构成一个菜单（套餐）

#include "meal.h"

class MealBuilder
{
public:
    Meal * prepareVegMeal ()
    {
      Meal * meal = new Meal();
      meal->addFoodToVector(new VegBurger());
      meal->addFoodToVector(new Coke());
      return meal;
   }

   Meal * prepareNonVegMeal ()
   {
      Meal * meal = new Meal();
      meal->addFoodToVector(new ChickenBurger());
      meal->addFoodToVector(static_cast<ColdDrink *>(new Pepsi()));
      return meal;
   }
};

main.cpp
实例应用 - 返回一个完整的对象

#include "meakbuilder.h"

int main()
{
    MealBuilder * mealBuilder = new MealBuilder();

    Meal * vegMeal = mealBuilder->prepareVegMeal();
    cout << "Veg Meal" << endl;
    vegMeal->showFoods();
    cout << "Total Cost: " << vegMeal->getCost() << endl;

    Meal * nonVegMeal = mealBuilder->prepareNonVegMeal();
    cout << "\n\nNon-Veg Meal" << endl;
    nonVegMeal->showFoods();
    cout << "Total Cost: " << nonVegMeal->getCost() << endl;

    return 0;
}

运行结果：
Veg Meal
--------------------------
Veg Burger
Wrapper
25
--------------------------
Coke
Bottle
30
Total Cost: 55


Non-Veg Meal
--------------------------
Chicken Burger
Wrapper
50.5
--------------------------
Pepsi
Bottle
35
Total Cost: 85.5