Будівельник (шаблон проєктування)

Будівельник (англ. Builder) — шаблон проєктування, належить до класу твірних шаблонів. На відміну від шаблону абстрактної фабрики і фабричного методу, ціль яких є застосування поліморфізму, задачею шаблону будівельника є забезпечення реалізації антишаблону телескопічного (багатоступеневого) конструювання. Антишаблон «телескопічний конструктор» коли різна комбінація параметрів конструктора призводить до появи експоненційної множини конструкторів. Замість того, щоб використовувати набір конструкторів, використовують шаблон будівельник, згідно з яким використовують інший об'єкт (будівельник), що отримує на вхід вхідні параметри по одному, крок за кроком, і повертає за один прохід результуючий створений об'єкт.

Призначення

Відокремлює конструювання складного об'єкта від його подання, таким чином у результаті одного й того ж процесу конструювання можуть бути отримані різні подання.

Мотивація

Вам запропоновано створити систему планування екскурсій по Паттернленду — новому парку розваг. Гості парку можуть вибрати готель, замовити квитки на атракціони, зарезервувати місця в ресторані і навіть замовити спеціальні заходи. Поїздки можуть відрізнятися за кількістю днів і складу розважальної програми. Наприклад, місцевий житель не бажає зупинятися у готелі, але хоче замовити обід та спеціальні заходи. Другий гість прилітає літаком і йому необхідно забронювати номер в готелі, столик в ресторані і квитки на заходи. Таким чином, нам потрібна гнучка структура даних, яка може представляти програму поселення з усіма можливими варіаціями; крім того, побудова програми може складатися з декількох кроків.

Застосування

Слід використовувати шаблон Будівельник коли:

• алгоритм створення складного об'єкта не повинен залежати від того, з яких частин складається об'єкт та як вони стикуються поміж собою;
• процес конструювання повинен забезпечити різні подання об'єкта, що конструюється.

Структура

UML діаграма класів, що описує структуру шаблону проєктування Будівник

• Builder — будівельник:
  • визначає абстрактний інтерфейс для створення частин об'єкта Product;
• ConcreteBuilder — конкретний будівельник:
  • конструює та збирає докупи частини продукту шляхом реалізації інтерфейсу Builder;
  • визначає подання, що створюється, та слідкує на ним;
  • надає інтерфейс для доступу до продукту;
• Director — керівник:
  • конструює об'єкт, користуючись інтерфейсом Builder;
• Product — продукт:
  • подає складний конструйований об'єкт. ConcreteBuilder будує внутрішнє подання продукту та визначає процес його складання;
  • вносить класи, що визначають складені частини, у тому числі інтерфейси для складання кінцевого результату з частин.

Переваги

• дозволяє змінювати внутрішнє представлення продукту;
• ізолює код, який реалізує конструювання та подання;
• дає тонший контроль над процесом конструювання.

Недоліки

• Потрібно створити окремий ConcreteBuilder для кожного окремого продукту.

Відносини

• клієнт створює об'єкт-управитель Director та конфігурує його потрібним об'єктом-будівником Builder;
• управитель повідомляє будівельника про те, що потрібно побудувати наступну частину продукту;
• будівельник оброблює запити управителя та додає нові частини до продукту;
• клієнт забирає продукт у будівельника.

UML діаграма послідовності, що описує взаємовідносини між будівником та клієнтом

Реалізація

Приклад С++

Приклад реалізації мовою С++

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

// Builder
class CReportBuilder 
{
public:
	virtual ~CReportBuilder() {};

	virtual void CreateHeader()  = 0;
	virtual void CreateBody() = 0;
	virtual void CreateFooter() = 0;

	virtual void Print()
	{
		cout << m_strReport << endl;
	};

protected:
	string m_strReport;
};
// Конкретний будівельник 1
struct CTextReportBuilder : public CReportBuilder 
{
	virtual ~CTextReportBuilder() {};

	virtual void CreateHeader()
	{
		m_strReport.append("SIMPLE REPORT'S HEADER \n");
	};
	virtual void CreateBody()
	{
		m_strReport.append("\n\"Simple Report's Main Text\"\n \n");
	};
	virtual void CreateFooter()
	{
		m_strReport.append("Simple Report's Footer \n");
	};
};
// Конкретний будівельник 2
struct CHTMLReportBuilder : public CReportBuilder 
{
	virtual ~CHTMLReportBuilder() {};

	virtual void CreateHeader()
	{
		m_strReport.append("<HTML><BODY> \n");
		m_strReport.append("<H1>HTML REPORT'S HEADER</H1> \n");
	};
	virtual void CreateBody()
	{
		m_strReport.append("<p>\"HTML Report's Main Text\"</p> \n");
	};
	virtual void CreateFooter()
	{
		m_strReport.append("<p><i>HTML Report's Footer</i></p> \n");
		m_strReport.append("</BODY></HTML>");
	};
};
// Director. Створює продукт використовуючи інтерфейс Будівельника
void CreateReport(CReportBuilder& report)
{
	report.CreateHeader();
	report.CreateBody();
	report.CreateFooter();
};

void main()
{
	CHTMLReportBuilder Report; // Product
	CreateReport(Report);
	Report.Print();
}

Приклад Swift

Приклад реалізації мовою Swift

class DeathStarBuilder {

    var x: Double?
    var y: Double?
    var z: Double?

    typealias BuilderClosure = (DeathStarBuilder) -> ()

    init(buildClosure: BuilderClosure) {
        buildClosure(self)
    }
}

struct DeathStar : CustomStringConvertible {

    let x: Double
    let y: Double
    let z: Double

    init?(builder: DeathStarBuilder) {

        if let x = builder.x, y = builder.y, z = builder.z {
            self.x = x
            self.y = y
            self.z = z
        } else {
            return nil
        }
    }

    var description:String {
        return "Death Star at (x:\(x) y:\(y) z:\(z))"
    }
}

let empire = DeathStarBuilder { builder in
    builder.x = 0.1
    builder.y = 0.2
    builder.z = 0.3
}

let deathStar = DeathStar(builder:empire)

Джерела

• Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software [Архівовано 9 листопада 2012 у Wayback Machine.]
• Design Patterns implemented in Swift 2 [Архівовано 30 січня 2016 у Wayback Machine.]

Література

Алан Шаллоуей, Джеймс Р. Тротт. Шаблоны проектирования. Новый подход к объектно-ориентированному анализу и проектированию = Design Patterns Explained: A New Perspective on Object-Oriented Design. — М. : «Вильямс», 2002. — 288 с. — ISBN 0-201-71594-5.