Python 中的建造者模式（Builder Pattern）
建造者模式是一种创建型设计模式，用于将一个复杂对象的构建过程与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
核心目的：
当一个对象有许多可选参数、配置项，或者构建步骤复杂时，使用建造者模式可以让代码更清晰、可读性更高，避免出现“ telescoping constructor”（超长构造函数）问题。
典型应用场景
- 创建复杂对象（如 HTML、SQL 查询、配置文件、Pizza、电脑配置等）
- 需要一步步配置对象的属性
- 同一个构建过程需要产生不同配置的对象
- 构建过程必须保持稳定，但最终产品有多种变体
建造者模式 vs 工厂模式
- 工厂模式关注“创建什么对象”
- 建造者模式关注“如何一步步构建一个复杂对象”
Python 实现示例：定制 Pizza
我们用一个经典例子——定制披萨，来演示建造者模式。
fromabcimportABC,abstractmethodfromtypingimportList# 最终产品：PizzaclassPizza:def__init__(self):self.size:str=""self.crust:str=""self.sauce:str=""self.cheese:str=""self.toppings:List[str]=[]def__str__(self):returnf""" Pizza: Size:{self.size}Crust:{self.crust}Sauce:{self.sauce}Cheese:{self.cheese}Toppings:{', '.join(self.toppings)or'None'}""".strip()# 抽象建造者classPizzaBuilder(ABC):@abstractmethoddefset_size(self,size:str):pass@abstractmethoddefset_crust(self,crust:str):pass@abstractmethoddefset_sauce(self,sauce:str):pass@abstractmethoddefadd_cheese(self,cheese:str):pass@abstractmethoddefadd_topping(self,topping:str):pass@abstractmethoddefget_pizza(self)->Pizza:pass# 具体建造者：Margherita Pizza BuilderclassMargheritaPizzaBuilder(PizzaBuilder):def__init__(self):self.pizza=Pizza()defset_size(self,size:str):self.pizza.size=sizereturnself# 支持链式调用defset_crust(self,crust:str):self.pizza.crust=crustreturnselfdefset_sauce(self,sauce:str):self.pizza.sauce="Tomato"# Margherita 固定番茄酱returnselfdefadd_cheese(self,cheese:str):self.pizza.cheese="Mozzarella"returnselfdefadd_topping(self,topping:str):iftopping.lower()=="basil":self.pizza.toppings.append(topping)returnselfdefget_pizza(self)->Pizza:returnself.pizza# 具体建造者：Pepperoni Pizza BuilderclassPepperoniPizzaBuilder(PizzaBuilder):def__init__(self):self.pizza=Pizza()defset_size(self,size:str):self.pizza.size=sizereturnselfdefset_crust(self,crust:str):self.pizza.crust=crustreturnselfdefset_sauce(self,sauce:str):self.pizza.sauce=saucereturnselfdefadd_cheese(self,cheese:str):self.pizza.cheese=cheesereturnselfdefadd_topping(self,topping:str):self.pizza.toppings.append(topping)returnselfdefget_pizza(self)->Pizza:returnself.pizza# 指挥者（Director）：可选，用于定义构建顺序classPizzaChef:def__init__(self,builder:PizzaBuilder):self.builder=builderdefmake_pizza(self,size:str):return(self.builder.set_size(size).set_crust("Thin").set_sauce("Tomato").add_cheese("Mozzarella").get_pizza())# 使用示例if__name__=="__main__":# 方式1：使用指挥者（标准流程）margherita_builder=MargheritaPizzaBuilder()chef=PizzaChef(margherita_builder)pizza1=chef.make_pizza("Large")pizza1.toppings.append("Basil")# 额外添加print(pizza1)# 方式2：手动链式构建（更灵活，Python 中常见）pepperoni_builder=PepperoniPizzaBuilder()pizza2=(pepperoni_builder.set_size("Medium").set_crust("Stuffed").set_sauce("Spicy Tomato").add_cheese("Cheddar").add_topping("Pepperoni").add_topping("Mushrooms").add_topping("Olives").get_pizza())print(pizza2)Python 中的简化版（更 Pythonic）
Python 支持链式调用（返回 self）和默认参数，因此可以实现更简洁的建造者：
classPizza:def__init__(self,size="Medium"):self.size=size self.crust="Classic"self.sauce="Tomato"self.cheese="Mozzarella"self.toppings=[]defset_crust(self,crust):self.crust=crustreturnselfdefset_sauce(self,sauce):self.sauce=saucereturnselfdefadd_topping(self,topping):self.toppings.append(topping)returnselfdef__str__(self):returnf"{self.size}{self.crust}pizza with{self.sauce},{self.cheese}, toppings:{self.toppings}"# 直接使用（无需额外 Builder 类）pizza=(Pizza("Large").set_crust("Thin").set_sauce("BBQ").add_topping("Chicken").add_topping("Onions"))print(pizza)这种方式在 Python 社区更常见，因为简洁且易读。
建造者模式结构总结
| 角色 | 职责 |
|---|---|
| Product | 复杂对象（Pizza） |
| Builder | 抽象接口，定义构建步骤 |
| ConcreteBuilder | 实现具体构建逻辑，返回产品 |
| Director | （可选）编排构建顺序 |
优点
- 构建过程与表示分离
- 一步步构建，代码可读性高
- 支持链式调用（Fluent Interface）
- 易于扩展新产品类型
缺点
- 如果产品简单，引入建造者会过度设计
- 需要更多类
实际推荐（Python 项目中）
- 对象参数不多：直接用默认参数 + 可选参数
- 参数中等（5-10个）：用链式方法（Fluent Builder）
- 参数很多或构建复杂：使用完整建造者模式 + Director
如果你想看其他例子（如构建 SQL 查询、HTML 字符串、DataFrame 配置、游戏角色创建等），欢迎告诉我！
