建造者模式
如果你需要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的意图时，我们就应该使用‘建造者模式’，又称为生成器模式。建造者模式可以将一个产品的内部表象与产品的生成过程分割开来，从而可以使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。如果我们使用了建造者模式，那么用户就只需要指定需要建造的类型就可以得到它们，而具体建造的过程和细节就不需要知道了。
1.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。
2.UML类图
3.四个要素
产品类（Product）：一般是一个较为复杂的对象，也就是说创建对象的过程比较复杂，一般会有比较多的代码量。在本类图中，产品类是一个具体的类，而非抽象类。实际编程中，产品类可以是由一个抽象类与它的不同实现组成，也可以是由多个抽象类与他们的实现组成。
class Product: """ Represent the complex object under construction. """ pass
抽象建造者（Builder）：引入抽象建造者的目的，是为了将建造的具体过程交与它的子类来实现。这样更容易扩展。一般至少会有两个抽象方法，一个用来建造产品，一个是用来返回产品。
import abc class Builder(metaclass=abc.ABCMeta): """ Specify an abstract interface for creating parts of a Product object. """ def __init__(self): self.product = Product() @abc.abstractmethod def _build_part_a(self): pass @abc.abstractmethod def _build_part_b(self): pass @abc.abstractmethod def _build_part_c(self): pass
建造者（ConcreteBuilder）：实现抽象类的所有未实现的方法，具体来说一般是两项任务：组建产品；返回组建好的产品。
class ConcreteBuilder(Builder): """ Construct and assemble parts of the product by implementing the Builder interface. Define and keep track of the representation it creates. Provide an interface for retrieving the product. """ def _build_part_a(self): pass def _build_part_b(self): pass def _build_part_c(self): pass
导演类（Director）：负责调用适当的建造者来组建产品，导演类一般不与产品类发生依赖关系，与导演类直接交互的是建造者类。一般来说，导演类被用来封装程序中易变的部分。导演者角色是与客户端打交道的角色。导演者将客户端创建产品的请求划分为对各个零件的建造请求，再将这些请求委派给具体建造者角色。具体建造者角色是做具体建造工作的，但是却不为客户端所知。
import abc class Director: """ Construct an object using the Builder interface. """ def __init__(self): self._builder = None def construct(self, builder): self._builder = builder self._builder._build_part_a() self._builder._build_part_b() self._builder._build_part_c()
主体实现：
def main(): concrete_builder = ConcreteBuilder() director = Director() director.construct(concrete_builder) product = concrete_builder.product if __name__ == "__main__": main()
建造模式分成两个很重要的部分：
1. 一个部分是Builder接口，这里是定义了如何构建各个部件，也就是知道每个部件功能如何实现，以及如何装配这些部件到产品中去；
2. 另外一个部分是Director，Director是知道如何组合来构建产品，也就是说Director负责整体的构建算法，而且通常是分步骤地来执行。
不管如何变化，建造模式都存在这么两个部分，一个部分是部件构造和产品装配，另一个部分是整体构建的算法。认识这点是很重要的，因为在建造模式中，强调的是固定整体构建的算法，而灵活扩展和切换部件的具体构造和产品装配的方式。
再直白点说，建造模式的重心在于分离构建算法和具体的构造实现，从而使得构建算法可以重用。具体的构造实现可以很方便地扩展和切换，从而可以灵活地组合来构造出不同的产品对象。
4.工厂模式与建造者模式区别
我们可以看到，建造者模式与工厂模式是极为相似的，总体上，建造者模式仅仅只比工厂模式多了一个“导演类”的角色。在建造者模式的类图中，假如把这个导演类看做是最终调用的客户端，那么图中剩余的部分就可以看作是一个简单的工厂模式了。
与工厂模式相比，建造者模式一般用来创建更为复杂的对象，因为对象的创建过程更为复杂，因此将对象的创建过程独立出来组成一个新的类——导演类。也就是说，工厂模式是将对象的全部创建过程封装在工厂类中，由工厂类向客户端提供最终的产品；而建造者模式中，建造者类一般只提供产品类中各个组件的建造，而将具体建造过程交付给导演类。由导演类负责将各个组件按照特定的规则组建为产品，然后将组建好的产品交付给客户端。
建造者模式与工厂模式类似，他们都是建造者模式，适用的场景也很相似。一般来说，如果产品的建造很复杂，那么请用工厂模式；如果产品的建造更复杂，那么请用建造者模式。
5.实例Demo
import time from enum import Enum PizzaProgress = Enum('PizzaProgress', 'queued preparation baking ready') PizzaDough = Enum('PizzaDough', 'thin thick') PizzaSauce = Enum('PizzaSauce', 'tomato creme_fraiche') PizzaTopping = Enum('PizzaTopping', 'mozzarella double_mozzarella bacon ham mushrooms red_onion oregano') STEP_DELAY = 3 # 考虑是示例，所以单位为 class Pizza: def __init__(self,name): self.name = name self.dough = None # 生面团 self.sauce = None # 佐料 self.topping = [] # 装饰配料 def __str__(self): return self.name def prepare_dough(self,dough): self.dough = dough print('preparing the {} dough of your {}...'.format(self.dough.name,self)) time.sleep(STEP_DELAY) print('done with the {} dough'.format(self.dough.name)) class MargaritaBuilder: def __init__(self): self.pizza = Pizza('margarita') # 组合 self.progress = PizzaProgress.queued self.baking_time = 5 def prepare_dough(self): self.progress = PizzaProgress.preparation self.pizza.prepare_dough(PizzaDough.thin) def add_sauce(self): print('adding the tomato sauce to your margarita....') self.pizza.sauce = PizzaSauce.tomato time.sleep(STEP_DELAY) print('done with the tomata sauce') def add_topping(self): print('adding the topping (double mozzarella,oregano) to your margarita') self.pizza.topping.append([i for i in (PizzaTopping.double_mozzarella,PizzaTopping.oregano)]) time.sleep(STEP_DELAY) print('done with the topping (double mozzarella,oregano)') def bake(self): self.progress = PizzaProgress.baking print('baking your margarita for {} second'.format(self.baking_time)) time.sleep(self.baking_time) self.progress = PizzaProgress.ready print('your margarita is ready') class Creamybaconbuilder: def __init__(self): self.pizza = Pizza('creamy bacon') self.progress = PizzaProgress.queued self.baking_time = 7 def prepare_dough(self): self.progress = PizzaProgress.preparation self.pizza.prepare_dough(PizzaDough.thick) def add_sauce(self): print('adding the creme fraiche sauce to your creamy bacon') self.pizza.sauce = PizzaSauce.creme_fraiche time.sleep(STEP_DELAY) print('done with the creme fraiche sauce') def add_topping(self): print('adding the topping(mozzarella, bacon, ham,mushrooms, red onion, oregano) to your creamy bacon)') self.pizza.topping.append([t for t in (PizzaTopping.mozzarella, PizzaTopping.bacon, PizzaTopping.ham, PizzaTopping.mushrooms, PizzaTopping.red_onion, PizzaTopping.oregano)]) time.sleep(STEP_DELAY) print('done with the topping (mozzarella, bacon, ham, mushrooms, red onion,oregano)') def bake(self): self.progress = PizzaProgress.baking print('baking your creamy bacon for {} seconds'.format(self.baking_time)) time.sleep(self.baking_time) self.progress = PizzaProgress.ready print('your creamy bacon is ready') class Waiter: def __init__(self): self.builder = None def construct_pizza(self,builder): self.builder = builder [step() for step in (builder.prepare_dough, builder.add_sauce, builder.add_topping, builder.bake)] @property def pizza(self): return self.builder.pizza def validate_style(builders): # 根据用户输入来选择对应的工厂函数 try: pizza_style = input("what pizza would you like ,[m]argarita or [c]reamy bacon?") builder = builders[pizza_style]() valid_input = True except KeyError as err: print('Sorry,only margarita(key m) and creamy bacon (key c) are available') return (False,None) return (True,builder) def main(): builders = dict(m=MargaritaBuilder,c=Creamybaconbuilder) valid_input = False while not valid_input: valid_input, builder = validate_style(builders) print() waiter = Waiter() waiter.construct_pizza(builder) pizza = waiter.pizza print() print('Enjoy your {} !'.format(pizza)) if __name__ == '__main__': main()
6.小结
设计模式总共就２３种，其实很少，了解起来也并不是很难，大家肯定也看过很多讲解的文章或者书籍，但是，当真正使用起来的时候，往往又会遇到不知道什么场景用，该用哪个模式等等困惑，究其原因还是没有掌握每个模式的特点和运用的场景。所以，我们再学习设计模式的过程中，千万不能囫囵吞枣，需要仔细探究每个模式的本质，并学会抽象归类总结，要有一个属于自己的思维过程，这样，设计模式才是属于我们的模式。
设计模式本质也是一个个算法，这些算法解决了一个问题，什么问题呢？--它为人们提供了一个简单高效的程序设计方法来满足设计模式六大原则，知道了这点，在去理解设计模式六大原则后来理解设计模式，或许有更好的效果
