【23种设计模式】建造者模式（四）

2023-08-29 16:08:03 来源：博客园

前言

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？那就是今天分享的建造者模式，又叫生成器模式，英文名称是Builder Pattern。

(资料图)

建造者模式定义

在现实生活中，我们经常会遇到一些构成比较复杂的物品，比如：汽车、电脑和手机等等。它们是一个复杂的物品，主要是由各种零部件组装而成的，他们的组装过程是固定的。就拿汽车来说，组装流水线是固定的，不变的，需要把底盘、车轮、车门、车灯、发动机引擎、车灯和排气筒等等组装在一起。但是由于需求的变化，这个汽车复杂对象针对不同的品牌，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。建造者设计模式定义就是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可以创建不同的表示。

建造者模式组成

（1）抽象建造者角色（Builder）：为创建一个Product对象的各个部件指定抽象接口，以规范产品对象的各个组成成分的建造。一般而言，此角色规定要实现复杂对象的哪些部分的创建，并不涉及具体的对象部件的创建。

（2）具体建造者（ConcreteBuilder）

实现Builder的接口以构造和装配该产品的各个部件。即实现抽象建造者角色Builder的方法。
定义并明确它所创建的表示，即针对不同的商业逻辑，具体化复杂对象的各部分的创建。
提供一个检索产品的接口。
构造一个使用Builder接口的对象即在指导者的调用下创建产品实例。

（3）指导者（Director）：调用具体建造者角色以创建产品对象的各个部分。指导者并没有涉及具体产品类的信息，真正拥有具体产品的信息是具体建造者对象。它只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。

（4）产品角色（Product）：建造中的复杂对象，对应这具体的产品。它要包含那些定义组件的类，包括将这些组件装配成产品的接口。

建造者模式代码实现

抽象建造者

///     /// 抽象建造者，它定义了要创建什么部件和最后创建的结果，但是不是组装的的类型    /// 
    public abstract class Builder    {        ///         /// 创建车门        /// 
        public abstract void BuildCarDoor();        ///         /// 创建车轮        /// 
        public abstract void BuildCarWheel();        ///         /// 创建车引擎        /// 
        public abstract void BuildCarEngine();        /*         * 当然还有部件:         * 大灯         * 地盘         * ....         * ....         */        ///         /// 获得组装完成的汽车        /// 
        ///         public abstract Car GetCar();    }

具体建造者

别克：

///     /// 具体建造者，具体的车型的建造者，例如：别克    /// 
    public sealed class BuickBuilder : Builder    {        Car buickCar = new Car("别克");        public override void BuildCarDoor()        {            buickCar.Add("Buick"s Door");        }        public override void BuildCarWheel()        {            buickCar.Add("Buick"s Wheel");        }        public override void BuildCarEngine()        {            buickCar.Add("Buick"s Engine");        }        public override Car GetCar()        {            return buickCar;        }    }

奥迪：

///     /// 具体建造者，具体的车型的建造者，例如：奥迪    /// 
    public sealed class AoDiBuilder : Builder    {        Car aoDiCar = new Car("奥迪");        public override void BuildCarDoor()        {            aoDiCar.Add("Aodi"s Door");        }        public override void BuildCarWheel()        {            aoDiCar.Add("Aodi"s Wheel");        }        public override void BuildCarEngine()        {            aoDiCar.Add("Aodi"s Engine");        }        public override Car GetCar()        {            return aoDiCar;        }    }

汽车固定组装流程定义

///     /// 汽车类    /// 
    public sealed class Car    {        // 汽车部件集合        private IList parts = new List();        //汽车品牌名        private string _brandName;        ///         /// 构造函数        /// 
        ///         public Car(string brandName)        {            _brandName = brandName;        }        ///         /// 把单个部件添加到汽车部件集合中        /// 
        ///         public void Add(string part)        {            parts.Add(part);        }        ///         /// 汽车组装流程        /// 
        public void Assembly()        {            Console.WriteLine($"{_brandName}汽车开始在组装.......");            foreach (string part in parts)            {                Console.WriteLine("组件" + part + "已装好...");            }            Console.WriteLine($"{_brandName}汽车组装完毕.........");        }    }

指导者

这里才是调用组装的，Construct方法里面的实现就是创建复杂对象固定算法的实现，根据具体需求变化，控制组装的流程顺序，该算法是固定的，或者说是相对稳定的。

///     /// 自动化工厂操控台，也就是建造者模式中的指挥者    /// 
    public class Director    {        ///         /// 自动化算法指导组装汽车        /// 
        ///         public void Construct(Builder builder)        {            builder.BuildCarDoor();            builder.BuildCarWheel();            builder.BuildCarEngine();            /*             * 指导其他流程             */        }    }

调用

///         /// 测试方法        /// 
        public void RunTest()        {            Director director = new Director();            //组装别克            Builder buickCarBuilder = new BuickBuilder();            director.Construct(buickCarBuilder);            Car buickCar = buickCarBuilder.GetCar();            buickCar.Assembly();            Console.WriteLine("\r\n*****************************\r\n");            //组装奥迪            Builder aoDiCarBuilder = new AoDiBuilder();            director.Construct(aoDiCarBuilder);            Car aoDiCar = aoDiCarBuilder.GetCar();            aoDiCar.Assembly();        }

建造者模式优缺点

优点：

使用建造者模式可以使客户端不必知道产品内部组成的细节。
具体的建造者类之间是相互独立的，容易扩展。
由于具体的建造者是独立的，因此可以对建造过程逐步细化，而不对其他的模块产生任何影响。

缺点：

产生多余的Build对象以及Director类。

关键词：