创建型设计模式-构建器（builder）模式-python实现
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通俗示例
想象一下，你正在一家餐厅点餐。你告诉服务员你想要一个汉堡，但是汉堡有很多种配置：面包种类、肉类、蔬菜、酱料等。服务员会根据你的要求，一步一步构建出你想要的汉堡。在这里，服务员就扮演了“构建器”的角色，而汉堡则是被构建的“复杂对象”。
通俗解释
构建器模式是一种创建型设计模式，它用于创建复杂对象，允许你逐步构建对象的不同部分，而不需要一次性将所有的配置细节都告诉创建者。这种模式特别适合那些包含多个组成部分，且各部分需要灵活配置的对象。
在构建器模式中，通常包含以下角色：
- 产品（Product）：最终要构建的复杂对象。
- 抽象构建者（Builder）：定义构建产品的接口，规定了构建产品的各个步骤。
- 具体构建者（Concrete Builder）：实现Builder接口，提供构建产品的具体实现，并负责构建产品的具体细节。
- 指挥者（Director）：负责安排已有模块的构建步骤，指导具体构建者构建出产品。
- 客户端（Client）：使用指挥者和构建者来创建对象。
构建器模式的优点
- 易于解耦：构建器的接口与实现分离，使得相同的构建过程可以创建不同的产品。
- 易于扩展：可以方便地新增具体构建者来构建新的产品。
- 精细控制：指挥者类可以精细控制产品的创建过程。
Python代码示例
例子1
# 产品类
class Burger:
def __init__(self):
self.bread = None
self.meat = None
self.veggies = []
self.sauces = []
def set_bread(self, bread):
self.bread = bread
def set_meat(self, meat):
self.meat = meat
def add_veggie(self, veggie):
self.veggies.append(veggie)
def add_sauce(self, sauce):
self.sauces.append(sauce)
def __str__(self):
return f"Bread: {self.bread}, Meat: {self.meat}, Veggies: {self.veggies}, Sauces: {self.sauces}"
# 抽象构建者
class BurgerBuilder:
def __init__(self):
self.burger = Burger()
def create_new_burger(self):
pass
def add_bread(self):
pass
def add_meat(self):
pass
def add_veggies(self):
pass
def add_sauces(self):
pass
def get_burger(self):
return self.burger
# 具体构建者
class ChickenBurgerBuilder(BurgerBuilder):
def create_new_burger(self):
self.burger = Burger()
def add_bread(self, bread):
self.burger.set_bread(bread)
def add_meat(self, meat):
self.burger.set_meat(meat)
def add_veggies(self, *veggies):
for veggie in veggies:
self.burger.add_veggie(veggie)
def add_sauces(self, *sauces):
for sauce in sauces:
self.burger.add_sauce(sauce)
# 指挥者
class Chef:
def __init__(self, builder):
self.builder = builder
def construct_burger(self, bread, meat, veggies, sauces):
self.builder.create_new_burger()
self.builder.add_bread(bread)
self.builder.add_meat(meat)
self.builder.add_veggies(*veggies)
self.builder.add_sauces(*sauces)
return self.builder.get_burger()
# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
builder = ChickenBurgerBuilder()
chef = Chef(builder)
burger = chef.construct_burger("Whole Wheat", "Chicken", ["Lettuce", "Tomato"], ["Mayo", "Mustard"])
print(burger)
例子2
from collections import namedtuple
class OnlineShop(object):
def __init__(self, builder):
"""
初始化Macbook对象。
使用命名元组来定义Macbook的结构，包括cpu、memory、ssd和graphics属性。
这种方式初始化对象可以保持代码的简洁性和可读性。
参数:
builder - 一个构建者对象，包含了Macbook的各个部件的信息。
假设这个构建者对象已经通过其他方式定义并初始化了cpu、memory、ssd和graphics属性。
"""
# 使用命名元组来创建Macbook类的实例，这种方式简洁并能明确表示实例的属性
Macbook = namedtuple('Macbook', 'cpu memory ssd graphics')
# 使用构建者对象的属性来初始化Macbook实例
self.macbook = Macbook(builder.cpu, builder.memory,
builder.ssd, builder.graphics)
def __str__(self):
return str(self.macbook)
class MacbookBuilder(object):
def __init__(self):
self.cpu = '2.7GHz'
self.memory = '16G'
self.ssd = '512GB'
self.graphics = 'Radeon Pro 455'
def upgrade_cpu(self, cpu):
self.cpu = cpu
return self
def upgrade_memory(self, memory):
raise ValueError('{0} is max'.format(self.memory))
def upgrade_ssd(self, ssd):
self.ssd = ssd
return self
def upgrade_graphics(self, graphics):
self.graphics = graphics
return self
def build(self):
"""
创建并返回一个OnlineShop实例。
该方法作为Builder模式的一部分，负责组装完成后最终对象的创建。
它避免了直接在客户端代码中进行复杂的对象组装，而是通过一步一步构建的方式来简化对象的创建过程。
返回:
OnlineShop: 一个在线商店的实例，包含了之前通过Builder方法设置的所有属性。
"""
return OnlineShop(self)
if __name__ == '__main__':
# 定制了一台 Macbook Pro 电脑的实例，在建造者模式中，
# 需要定义一系列可供选择的方法去丰富实例，实现一个复杂的对象
my_macbook = OnlineShop.MacbookBuilder() \
.upgrade_cpu('2.8GHz') \
.upgrade_ssd('1TB') \
.upgrade_graphics('Radeon Pro 560') \
.build()
print(my_macbook)
总结
构建器模式适用于创建复杂对象，它将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。当你需要创建的对象有很多配置选项，且每个选项都有多种可能时，构建器模式是一个很好的选择。