设计模式 -- 建造者模式 Builder Pattern

记录《Head First 设计模式》
参考 Graphic Design Patterns网站 与 深入设计模式
目的是检查学习情况，同时方便以后复习。

一、简述

1-1 意图

建造者模式 Builder Pattern：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的创建过程可以用不同的表示。 又称为生成器模式。该模式是一种 创建型模式 。

1-2 动机

在现实中存在一些复杂对象， 例如电脑，它包括显卡、硬盘、内存、显示屏等组件。对用户来说使用的是完整电脑，而不是使用单独某个部件。

软件开发同样存在复杂的对象类似与电脑，而对象的属性相当于电脑的组件，建造产品的过程就是组合部件的过程。由于组件对象比较复杂，因此组件组合的过程往往被 “外部化”到建造者中，建造者返回用户一个完整的对象。用户无需关心对象所包含的属性以及它们的组装方式。

1-3 模式结构

• Builder：建造者
• ConcreteBuilder1、ConcreteBuilder2 ：具体创建者
• Director：指挥者
• Computer：创建对象

1-4 时序图

二、代码示例：

代码实现

组装对象

/// 

/// 电脑类
/// 
public  class Computer
{
    /// 

    /// 电脑组装集合
    /// 
    private IList<string> parts = new List<string>();

    /// 

    /// 把单个组件添加到电脑组件集合中
    /// 
    /// 
    public void Add(string part)
    {
        parts.Add(part);
    }
    /// 

    /// 展示电脑组件
    /// 
    public void Show()
    {
        Console.WriteLine("电脑开始组装");
        foreach (var part in parts)
        {
            Console.WriteLine("组件" + part + "安装好");
        }
        Console.WriteLine("电脑组装好了");
    }
}

Builder创建者

/// 

/// 抽象建造者，这个场景下为“组装人”，这里也可定义为接口
/// 
public abstract class Builder
{
    /// 

    /// 装CPU
    /// 
    public abstract void BuildPartCpu();
    /// 

    /// 装主板
    /// 
    public abstract void BuildPartMainBoard();

    /// 

    /// 获得组装好的电脑
    /// 
    /// 
    public abstract Computer GetComputer();
}

具体构建者

/// 

/// 具体创建者，具体的某个人为具体创建者：例如，装机小王
/// 
public class ConcreteBuilder1:Builder
{
    Computer computer = new Computer();
    public override void BuildPartCpu()
    {
        computer.Add("CPU1");
    }
    public override void BuildPartMainBoard()
    {
        computer.Add("Main board1");
    }
    public override Computer GetComputer()
    {
        return computer;
    }
}
/// 

/// 具体创建者，具体的某个人为具体创建者：例如，装机小李
/// 
public class ConcreteBuilder2 : Builder
{
    Computer computer = new Computer();
    public override void BuildPartCpu()
    {
        computer.Add("CPU2");
    }
    public override void BuildPartMainBoard()
    {
        computer.Add("Main board2");
    }
    public override Computer GetComputer()
    {
        return computer;
    }
}

指挥者

/// 

///指挥创建过程类 
/// 
public class Director
{
    public void Construct(Builder builder)
    {
        builder.BuildPartCpu();
        builder.BuildPartMainBoard();
    }
}

调试程序

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 客户找到电脑城老板说要买电脑，这里要装两台电脑
        // 创建指挥者和构造者
        // 指挥者：老板
        Director director = new Director();
        //组装者：员工
        Builder b1 = new ConcreteBuilder1();
        Builder b2 = new ConcreteBuilder2();

        // 老板叫员工去组装第一台电脑
        director.Construct(b1);

        // 组装完，组装人员搬来组装好的电脑
        Computer computer1 = b1.GetComputer();
        computer1.Show();

        // 老板叫员工去组装第二台电脑
        director.Construct(b2);
        Computer computer2 = b2.GetComputer();
        computer2.Show();
    }
}

执行结果

三、总结

1-1 模式分析

• 抽象建构者类：定义了产品的 创建方法（BuildPartCpu、BuildPartMainBoard）和 返回方法（GetComputer）。
• 指挥者Director：存在两个作用：一方面隔离客户与生产过程；另一方面它负责控制产品的生产过程。指挥者针对抽象构造者编程，客户端只需要知道具体建造者的类型，即可以通过指挥者类调用具体建造者的相关方法，返回一个完整的产品对象。
• 客户无需关心产品对象的具体组装过程，只需确定具体建造者的类型即可，建造者模式将复杂对象的构建与对象的表现分离开，这样可以使同样的构建过程创建出不同的表现。

1-2 模式优缺点

优点：

• 将一个复杂对象的创建过程封装起来。
• 允许对象通过多个步骤来创建，并且可以改变步骤。
• 向客户隐藏产品内部的表现。
• 客户可以使用不同的具体构建则即可得到不同的产品对象。
• 新增或删除具体建造者无须修改原有类库的代码，指挥者针对抽象构建者编程，系统扩展方便，符合“开闭原则”

缺点：

• 建造者模式创建的产品有较多的共同点，若产品之间的差异性交大，则不使用使用建造者模式，因此使用范围受到一些限制。
• 若产品内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者来实现这些变化，导致系统变得很庞大。

1-3 适合场景

适用场景：

• 需要生成的产品对象有复杂的内部结构，这些对象通常包含多个成员属性。
• 需要生成的产品对象的属性相互依赖，需要指定其生成顺序。
• 对象的创建过程独立于创建该对象的类。在建造者模式中引入了指挥者类，将创建过程封装在指挥者类中，而不是建造者类中。
• 隔离复杂对象的创建和使用，并使得相同得创建过程可以创建不同得产品。

1-4 模式应用

模式应用：
枪击游戏中的装备、服装、人物等组成部分，可以使用建造者模式进行设计，通过不同的具体建造者创建不同的人物。

1-5 总结

• 建造者模式封装一个产品得构造过程，并允许按步骤构造。
• 建造者模式包含四个角色：建造者、具体建造者、产品类、指挥者。