设计模式Python版 建造者模式
文章目录
- 前言
- 一、建造者模式
- 二、建造者模式示例
- 三、省略指挥者（建议）
- 四、钩子方法的引入
前言
GOF设计模式分三大类：
- 创建型模式：关注对象的创建过程，包括单例模式、简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式和建造者模式。
- 结构型模式：关注类和对象之间的组合，包括适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰模式、外观模式、享元模式和代理模式。
- 行为型模式：关注对象之间的交互，包括职责链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式和访问者模式。
一、建造者模式
建造者模式（Builder Pattern）
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定义：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。
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解决问题：如何一步步创建一个包含多个组成部分的复杂对象？
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使用场景：
- 建造者模式向客户端返回的不是一个简单的产品，而是一个由多个部件组成的复杂产品。
- 需要生成的产品对象的属性相互依赖，需要指定其生成顺序。
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组成：
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复杂产品（Product）：最终要构建的复杂对象。 复杂对象是指那些包含多个成员变量的对象，这些成员变量也称为部件或零件。
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抽象建造者（Builder）：为一个抽象接口，定义了构建产品的各个部件的操作。
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具体建造者（Concrete Builder）：实现抽象建造者的接口，定义并明确各个部件的具体实现。
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（可省略）指挥者（Director）：负责安排已有模块的构建顺序，它主要用来控制产品的创建过程。
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优点：
- 客户端无须知道复杂对象的内部组成部分与装配方式，只需要知道所需的建造者类型即可。
- 建造者模式关注如何一步一步地创建一个复杂对象，不同的具体建造者定义了不同的创建过程，且具体建造者相互独立，增加新的建造者非常方便，无须修改已有代码，系统具有较好的扩展性。
- 可以更加精细地控制产品的创建过程。
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缺点：
- 建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似。否则不适用。
二、建造者模式示例
使用建造者模式来实现游戏角色的创建
- ActorController充当指挥者，ActorBuilder充当抽象建造者，HeroBuilder、AngelBuilder和DevilBuilder充当具体建造者，Actor充当复杂产品。
"""复杂产品"""
class Actor:
def __init__(self, type=None, sex=None, face=None, costume=None, hairstyle=None):
self.type = type
self.sex = sex
self.face = face
self.costume = costume
self.hairstyle = hairstyle
"""抽象建造者"""
class ActorBuilder:
def __init__(self):
self.actor = Actor()
def build_type(self):
raise NotImplementedError
def build_sex(self):
raise NotImplementedError
def build_face(self):
raise NotImplementedError
def build_costume(self):
raise NotImplementedError
def build_hairstyle(self):
raise NotImplementedError
def create_actor(self) -> Actor:
return self.actor
"""具体建造者"""
class HeroBuilder(ActorBuilder):
def build_type(self):
self.actor.type = "英雄"
def build_sex(self):
self.actor.sex = "男"
def build_face(self):
self.actor.face = "英俊"
def build_costume(self):
self.actor.costume = "盔甲"
def build_hairstyle(self):
self.actor.hairstyle = "飘逸"
class AngelBuilder(ActorBuilder):
def build_type(self):
self.actor.type = "天使"
def build_sex(self):
self.actor.sex = "女"
def build_face(self):
self.actor.face = "漂亮"
def build_costume(self):
self.actor.costume = "白裙"
def build_hairstyle(self):
self.actor.hairstyle = "披肩长发"
"""指挥者"""
class ActorController:
def construct(self, ab: ActorBuilder):
ab.build_type()
ab.build_sex()
ab.build_face()
ab.build_costume()
ab.build_hairstyle()
return ab.create_actor()
引入配置文件config.json
{
"class_name": "AngelBuilder"
}
读取配置文件的工具类JsonUtil
# 模块 utils.py
from pathlib import Path
import json
class JsonUtil:
@staticmethod
def get_class_name():
"""读取配置文件，返回配置文件中的配置"""
path = Path("config.json")
contents = path.read_text(encoding="utf-8")
conf = json.loads(contents)
return conf.get("class_name", None)
客户端代码
import actors
from actors import Actor, ActorBuilder, ActorController
from utils import JsonUtil
def display(actor: Actor):
print(f"类型：{actor.type}")
print(f"性别：{actor.sex}")
print(f"面容：{actor.face}")
print(f"服装：{actor.costume}")
print(f"发型：{actor.hairstyle}")
class_name = JsonUtil.get_value("class_name")
klass = getattr(actors, class_name, None)
if klass:
ab: ActorBuilder = klass() # 反射生成具体建造者对象
ac = ActorController()
actor = ac.construct(ab) # 通过指挥者创建完整的建造者对象
display(actor)
输出结果
类型：天使
性别：女
面容：漂亮
服装：白裙
发型：披肩长发
三、省略指挥者（建议）
当construct()方法较为简单时，建议省略指挥者。简化了系统结构，但加重了抽象建造者类的职责。
- 将construct()方法直接放在抽象建造者中，具体建造者可以沿用或改写construct()方法。
"""复杂产品（不变）"""
"""抽象建造者（用construct()方法替换原来的create_actor()方法）"""
class ActorBuilder:
def __init__(self):
self.actor = Actor()
def build_type(self):
raise NotImplementedError
def build_sex(self):
raise NotImplementedError
def build_face(self):
raise NotImplementedError
def build_costume(self):
raise NotImplementedError
def build_hairstyle(self):
raise NotImplementedError
def construct(self) -> Actor:
self.build_type()
self.build_sex()
self.build_face()
self.build_costume()
self.build_hairstyle()
return self.actor
"""具体建造者（不变）"""
"""指挥者(可以删除)"""
客户端代码
import actors
from actors import Actor, ActorBuilder
from utils import JsonUtil
def display(actor: Actor):
print(f"类型：{actor.type}")
print(f"性别：{actor.sex}")
print(f"面容：{actor.face}")
print(f"服装：{actor.costume}")
print(f"发型：{actor.hairstyle}")
class_name = JsonUtil.get_value("class_name")
klass = getattr(actors, class_name, None)
if klass:
ab: ActorBuilder = klass() # 反射生成具体建造者对象
actor = ab.construct()
display(actor)
四、钩子方法的引入
钩子方法的返回类型通常为boolean类型，方法名一般为isxx()。
- 钩子方法定义在抽象建造者类中，提供默认的实现，对应的具体建造者可以覆盖钩子方法。例如：
"""抽象建造者"""
class ActorBuilder:
#...
def is_bareheaded(self):
return False
#...
- construct()方法的作用是：实现更加精细地控制产品的创建过程。
- 通过在construct()方法中，配合使用钩子方法，实现更灵活的建造过程。
"""抽象建造者"""
class ActorBuilder:
#...
def construct(self) -> Actor:
self.build_type()
self.build_sex()
self.build_face()
self.build_costume()
if not self.is_bareheaded():
self.build_hairstyle()
return self.actor
#...
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