设计模式(python实现)--构建器模式(Builder)

动机（Motivation）

• 在软件系统中，有时候面临着“一个复杂对象”的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。
• 如何应对这种变化？如何提供一种“封装机制”来隔离出“复杂对象的各个部分”的变化，从而保持系统中的“稳定构建算法”不随着需求改变而改变？

模式定义

将一个复杂对象的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程(稳定)可以创建不同的表示(变化)。
——《设计模式》GoF

要点总结

• Builder 模式主要用于“分步骤构建一个复杂的对象”。在这其中“分步骤”是一个稳定的算法，而复杂对象的各个部分则经常变化。
• 变化点在哪里，封装哪里—— Builder模式主要在于应对“复杂对象各个部分”的频繁需求变动。其缺点在于难以应对“分步骤构建算法”的需求变动。
• 在Builder模式中，要注意不同语言中构造器内调用虚函数的差别（C++(构造函数中不可以调用虚函数) vs. C#)。

例子

假如有不同类型的房子可以建造。建造的流程相同(稳定的部分)，都是依次建造 墙->门->窗,但是每种类型房子具体的墙、门等实现细节不同(变化的部分)。

构建器实现1

# -*- coding: utf-8 -*-
class House(object):
    def build(self):
        self._build_wall()
        self._build_door()
        self._build_window()
        print('build:%s success' % self.__class__.__name__)

    def _build_wall(self):
        print('build wall')

    def _build_window(self):
        print('build window')

    def _build_door(self):
        print('build door')


class StoneHouse(House):
    def _build_wall(self):
        print('StoneHouse wall')

    def _build_window(self):
        print('StoneHouse window')

    def _build_door(self):
        print('StoneHouse door')


class VillaHouse(House):
    def _build_wall(self):
        print('VillaHouse wall')

    def _build_window(self):
        print('VillaHouse window')

    def _build_door(self):
        print('VillaHouse door')


if __name__ == '__main__':
    villa_house = VillaHouse()
    villa_house.build()

简单的构造器模式已经实现，不同的类型的房子，只需要实现细节函数即可。构造过程都是使用build的流程。
但是，当类House比较复杂，类中还有很多的方法和属性，那么可以将构造器部分单独拆出来。

构建器实现2

# -*- coding: utf-8 -*-
class House(object):
    def __init__(self):
        self.attr1 = 1

    def fun1(self):
        print('House fun1')

    def fun2(self):
        print('House fun2')


class HouseBuilder(object):
    def __init__(self):
        self.house_obj = House()

    def build(self):
        self._build_wall()
        self._build_door()
        self._build_window()
        print('build:%s success' % self.__class__.__name__)
        return self.house_obj

    def _build_wall(self):
        print('build wall')

    def _build_window(self):
        print('build window')

    def _build_door(self):
        print('build door')


class StoneHouse(object):
    def __init__(self):
        self.attr1 = 1

    def fun1(self):
        print('StoneHouse fun1')

    def fun2(self):
        print('StoneHouse fun2')


class StoneHouseBuilder(HouseBuilder):
    def __init__(self):
        self.house_obj = StoneHouse()

    def _build_wall(self):
        print('StoneHouse wall')

    def _build_window(self):
        print('StoneHouse window')

    def _build_door(self):
        print('StoneHouse door')


class VillaHouse(object):
    def __init__(self):
        self.attr1 = 1

    def fun1(self):
        print('VillaHouse fun1')

    def fun2(self):
        print('VillaHouse fun2')


class VillaHouseBuilder(HouseBuilder):
    def __init__(self):
        self.house_obj = VillaHouse()

    def _build_wall(self):
        print('VillaHouse wall')

    def _build_window(self):
        print('VillaHouse window')

    def _build_door(self):
        print('VillaHouse door')


if __name__ == '__main__':
    villa_house_builder = VillaHouseBuilder()
    villa_house_obj = villa_house_builder.build()
    villa_house_obj.fun1()

构建器的代码拆出来后，专门用来构造对象。扩展新类型，只需要扩展对应的构建器XxxHouseBuilder以及具体的XxxHouse即可。