C++设计模式-建造者模式：从基本介绍，内部原理、应用场景、使用方法，常见问题和解决方案进行深度解析

C++设计模式总结-汇总了全部23种设计模式的详细说明
第9种：建造者模式

一、基本介绍

1.1 模式定义

建造者模式（Builder Pattern）是一种创建型设计模式，它将复杂对象的构建过程与对象表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的产品。比如汽车制造流水线，底盘、引擎、外壳的组装流程固定，但不同配置组合能产出轿车、SUV等不同车型。

1.2 核心价值

构建解耦：分离对象的构造代码与业务逻辑；
流程控制：通过指挥者（Director）标准化建造流程；
灵活扩展：新增具体建造者即可创建新类型产品；

1.3 与工厂模式对比

维度	建造者模式	工厂模式
关注点	分步骤构建复杂对象	直接创建完整对象
复杂度	处理多部件、多阶段构建	适合单一对象创建
扩展方向	通过不同建造者改变产品细节	通过子类改变产品类型
典型应用	定制电脑组装、汉堡套餐配置	数据库连接池、日志系统

二、内部原理剖析

2.1 模式结构

建造者模式中的结构关系
四大核心角色：
Product（产品）
最终构建的复杂对象，包含多个组件（如电脑的CPU、显卡等）
Builder（抽象建造者）
声明构建各部件的方法（buildPartA()）和获取结果的方法（getResult()）
ConcreteBuilder（具体建造者）
实现具体构建逻辑，维护产品实例。例如：
游戏PC建造者：安装高端CPU和显卡；
办公PC建造者：配置基础硬件；
Director（指挥者）
控制构建流程，决定部件的组装顺序。类比餐厅经理协调厨师分工。

2.2 关键技术实现

接口隔离原则：抽象建造者仅暴露必要方法；
分阶段构建：将对象创建分解为可管理的步骤；
多态机制：通过基类指针调用具体建造者的方法；

2.3 两种变体模式

类型	透明模式	安全模式
特点	客户端直接操作建造者	指挥者封装建造细节
优点	客户端控制更灵活	避免误调用无效方法
缺点	需处理未实现方法的异常	客户端扩展性降低
适用场景	需要动态调整构建流程时	构建流程固定且复杂时

三、典型应用场景

3.1 定制化产品配置

电脑组装：通过选择不同建造者生成游戏主机/办公主机；
汽车生产：同一产线制造不同配置的车型；

3.2 多参数对象创建

汉堡套餐：灵活组合主食、饮料、配菜；
文档生成：按章节顺序构建PDF/Word文档；

3.3 复杂UI构建

游戏角色创建：分步骤设置外观、技能、装备；
仪表盘生成：动态添加图表组件并设置样式；

3.4 数据转换管道

ETL过程：分阶段进行数据抽取、转换、加载；
网络协议解析：按协议规范逐步解析