嵌入式C语言设计：什么情况下要用建造者模式？

1 - 什么是建造者模式？

建造者模式（Builder Pattern），也称生成器模式，是创建型模式的一种。使用多个简单的对象一步一步创建一个复杂的对象，将一个复杂对象的构建过程与这个对象的具体表示进行分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

通俗来说就是，使用电脑或手机的人，不需要知道电脑和手机是怎样装配出来的，也不需要知道电脑和手机的装配顺序和细节，他们只需要关心如何获得手机和电脑，以及怎样使用它们，就可以了。

上面的定义看起来有点绕口难懂，可以把以上定义拆开来分别说明，

“复杂对象的构建过程”是指一款产品的创建过程，它是表示一个过程，比如电脑的创建过程，手机的创建过程。

“这个对象的具体表示”是表示一个具体的产品，是指经历过创建过程而生产出来的产品，比如电脑，手机。

建造者模式把“构建过程”和“具体表示”都抽象出来，可以很好地封装一款产品的构建过程，使用者不需要关心具体的构建过程和细节，而且对于一款产品的构建过程顺序可以随时调整。

建造者模式涉及4种参与角色：产品类Product，抽象建造者Builder，具体建造者ConcreteBuilder，指挥者（也称调用者）Director。这4种参与角色的具体说明如下：

产品类Product：指具体产品的抽象，比如手机，电脑，等等，这些产品都有复杂的构建过程。

抽象建造者Builder：指对生产过程进行抽象，这指示一个过程的抽象，并不是具体的实例，比如，手机制造过程，涉及到ROM、SRAM、CPU、摄像头、屏幕，等等。

具体建造者ConcreteBuilder：通过继承抽象建造者Builder而进行实例化的对象，是一个具体实例，比如，水果手机建造者fruit_phone_builder，笑眯眯手机建造者xiaomimi_phone_builder

指挥者（也称调用者）Director：指挥者是指，调用以上具体建造者的抽象类，通过调用不同的建造者，从而构建出不同类型的手机，然后调用这些手机对象完成不同的功能。需要注意的是，指挥者不包含具体的产品对象，产品对象是包含在具体建造者角色里面的。

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2 – 什么情况下要用建造者模式？

以下情况可以考虑使用建造者模式：

（1）产品有比较复杂的内在结构且由多个对象组合而成，比如手机和电脑的主板，由CPU，内存，硬盘等等组成。

（2）产品有比较复杂的构建过程，涉及比较多的构建步骤。

（3）随着构建过程顺序不同，会产生不同的产品。

举一个简单的例子，比如生产手机主板，手机主板是一个比较复杂的产品对象，不管是哪个品牌的手机主板，都要涉及到存储ROM，运行内存SRAM，处理器CPU，以及摄像头Camera，等等零部件。

这些零部件是一个个单独的对象，而手机主板则是由这些零部件组成的一个复杂的对象，使用手机主板的人，不关心手机主板的组装过程，以及使用零部件的组装顺序，他们只关心最终组装出来的手机主板。

3 – 如何使用建造者模式？

还是以手机主板装配为例，由于建造者模式涉及到4种主要角色：产品类Product，抽象建造者Builder，具体建造者ConcreteBuilder，指挥者（也称调用者）Director。

因此，在程序代码里面，需要为这4种主要角色进行代码编写。

1. 先创建phone.h文件，包含一个手机主板抽象类struct phone，这个手机主板抽象类主要包含了手机主板的各种配置信息，比如ROM和SRAM的容量，CPU型号，以及摄像头像素，并且提供了函数接口去填充这些配置信息。

2. 在phone.c文件里面，主要实现了struct phone结构体的函数接口，在这些函数的具体实现里面，填充了手机的具体配置信息，代码如下图所示。

3. 然后在phone_builder.h里面，声明一个建造者的抽象类，注意，这只是建造者的一个抽象，并不代表具体的建造者，这个建造者抽象类提供了一系列接口，可以让不同的手机主板制造商去继承对接，如下图所示。

4. 接下来，到具体的建造者角色，建造者角色可以有很多个，因为生产手机主板的厂家会有很多，一般都继承自抽象建造者，建造者角色是一个真正具体的实例，并且提供其父类phone_builder的具体实现，以fruit_phone_builder.h为例，如下图所示。

编辑：黄飞