C++设计模式——建造者模式(Builder)

一、什么是建造者模式？

建造者模式是一种创建型的软件设计模式，用于构造相对复杂的对象。

建造者模式可以将复杂对象的构建与它的表示分离，使得相同的构建过程可以得到不同的表示。如果说工厂模式和抽象工厂模式更注重产品整体，那建造者模式则更在乎产品的组成和细节。

建造者模式的优点：
1、封装性好。有效地封装了建造过程（主要业务逻辑），使得系统整体的稳定性得到了一定保证。
2、解耦。产品本身和建造过程解耦，相同的建造过程可以创建出不同的产品。
3、产品建造过程精细化。该模式注重产品创建的整个过程，将复杂的步骤拆解得到多个相对简单的步骤，使得系统流程更清晰，且对细节的把控更精准。
4、易于扩展。如果有新产品需求，只需要添加一个建造者类即可，不需要改动之前的代码，符合开闭原则。

建造者模式的缺点：
1、产品的组成部分和构建过程要一致，限制了产品的多样性。
2、若产品内部有结构上的变化，则整个系统都要进行大改，增加了后期维护成本。

引用自： [1] https://zhuanlan.zhihu.com/p/631285995

二、建造者模式示例

我有这样一个场景。譬如现在我所做的项目，在整个系统中有一个部分叫做EFEM（一种传片机构），其中包含了loadport、robot和pre-aligner的三个part。对于不同的生产厂家，efem中这三个部分的具体实现可能不同。对应不同的客户，我们在设计产品时可能会配置不同供应商的efem产品，譬如在下例子中的efem厂家HWIN和JEL，这个时候，就需要能在代码中快速的切换不同的efem厂家。

#include 
#include 
using namespace std;


/**
 * @brief The EFEMProduct class  efem产品
 */
class EFEMProduct
{
public:
    EFEMProduct(){}
    ~EFEMProduct(){}
};


/**
 * @brief The Builder class 抽象构建者
 */
class Builder
{
public:
    virtual ~Builder(){}

    virtual void addLoadport() = 0;
    virtual void addRobot() = 0;
    virtual void addAligner() = 0;

    EFEMProduct& getProduct(){ return m_pd;}
protected:
    Builder(){}
    EFEMProduct m_pd;
};


/**
 * @brief The HwinBuilder class 上银生产的efem
 */
class HwinBuilder : public Builder
{
public:
    HwinBuilder(){}
    ~HwinBuilder(){}

    void addLoadport() override { cout << __FUNCTION__ << endl; }
    void addRobot() override { cout << __FUNCTION__ << endl; }
    void addAligner() override { cout << __FUNCTION__ << endl; }

};


/**
 * @brief The JelBuilder class Jel生产的efem
 */
class JelBuilder : public Builder
{
public:
    JelBuilder(){}
    ~JelBuilder(){}

    void addLoadport() override { cout << __FUNCTION__ << endl; }
    void addRobot() override { cout << __FUNCTION__ << endl; }
    void addAligner() override { cout << __FUNCTION__ << endl; }
};


/**
 * @brief The Director class 监督者
 */
class Director
{
public:
    Director(Builder* bld):m_bld_ptr(bld){}
    ~Director(){}

    ///
    void construct(){
        if(m_bld_ptr == nullptr){
            return;
        }
        m_bld_ptr->addLoadport();
        m_bld_ptr->addRobot();
        m_bld_ptr->addAligner();
    }
private:
    Builder* m_bld_ptr = nullptr;
};




int main()
{
    /// 在后续需要切换不同efem厂商时，只需要快速指定builder
    /// 就可以实现软件上的适配工作。yyds
    Director* d_0 = new Director(new HwinBuilder);
    d_0->construct();

    Director* d_1 = new Director(new JelBuilder);
    d_1->construct();
    return 0;
}