GOF23种设计模式之Builder Pattern
一：什么是建造模式
建造模式是对象的创建模式【GOF95】。建造模式可以将一个产品的内部表象和产品的生产过程分割开来，从而可以使一个建造过程生成具有不同内部表象的产品对象。
二：引入建造模式
考虑如下问题：我要建造一部设备（Equipment对象），我们希望将这个复杂的对象的构建与其内部表象分离，使得同样的构建过程可以具有不同内部表象的设备。譬如输入设备，输出设备等。不难看出，这种情况下应该使用建造模式。
就Builder模式来说，最重要的当然是Build行为的抽象。以本例而言，要创建一个Equipment对象，需要Build的是Port和Machine对象，所以我们可以定义两个Build方法的抽象。
void BuildPort();
void BuildMachine(string machineName);
按照这样一个原则，我们可以建立如图17-1所示的类图。
图17-1 Builder类的继承体系
实现代码如下：
public abstract class EQPBuilder
{
protected Equipment m_equipment;
protected Machine m_machine;
public EQPBuilder()
{
m_equipment = new Equipment();
}
public abstract void BuildPort();
public virtual void BuildMachine(string name)
{
m_machine = new Machine(name);
m_equipment.Name = name;
m_equipment.Machine = m_machine;
}
public Equipment GetEQP()
{
return m_equipment;
}
}
public class InputEQPBuilder:EQPBuilder
{
public override void BuildPort()
{
Port port = new InputPort();
m_equipment.AddPort(port);
}
public override void BuildMachine(string name)
{
base.BuildMachine(name);
m_machine.PortType = "Input";
}
}
public class OutputEQPBuilder:EQPBuilder
{
public override void BuildPort()
{
Port port = new OutputPort();
m_equipment.AddPort(port);
}
public override void BuildMachine(string name)
{
base.BuildMachine(name);
m_machine.PortType = "Output";
}
}
public class IOPutEQPBuilder:EQPBuilder
{
public override void BuildPort()
{
Port inputPort = new InputPort();
Port outputPort = new OutputPort();
m_equipment.AddPort(inputPort);
m_equipment.AddPort(outputPort);
}
public override void BuildMachine(string name)
{
base.BuildMachine(name);
m_machine.PortType = "InputOutput";
}
}
由于Builder子类对于Port对象的创建完全不同，因 此我们将父类EQPBuilder中的CreatePort方法定义为抽象方法；至于创建Machine对象的CreateMachine方法，则因为具 有一些共同的逻辑，可以在父类中提供实现，所以被定义为虚方法，并将相同的逻辑抽象到父类中。EQPBuilder的子类需要重写父类的 CreateMachine方法，并在调用父类的CreateMachine方法后，根据创建的Port对象的不同，分别设置Machine对象的 PortType值。
此外，在抽象类EQPBuilder中，定义了GetEQP方法，用于返回一个Equipment对象，这个对象其实就是EQPBuilder类型对象所创建的产品。由于各个Builder子类返回Equipment对象的实现逻辑完全一样，因而被定义为普通方法。
在 Builder模式的实现中，已经有了Product（产品）角色Equipment类对象，有了Builder（建造者）角色EQPBuilder类对 象，以及它的派生子类。现在还缺少一个Director（指导者）角色，用以引入具体建造者角色，指导完成产品的创建。该角色类似于工厂模式中的工厂对 象。因此，我将其定义为LCDFactory，便于调用者理解其职能。
public static class LCDFactory
{
public static Equipment CreateEQP(EQPBuilder buider, string name)
{
buider.BuildPort();
buider.BuildMachine(name);
return buider.GetEQP();
}
}
由于LCDFactory类的静态方法CreateEQP接受的参数是抽象类EQPBuilder，所以指导者角色与建造者角色之间仅存在弱依赖关系，保证了Builder的扩展不会影响产品的创建，类图如图17-2所示。
图17-2 Builder模式的实现类图
与标准的Builder模式不同，为了调用方便，我将EQPBuilder类型中的GetEQP方法也封装到了LCDFactory类中，因此客户端的调用方式应该如下所示。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
EQPBuilder builder = new InputEQPBuilder();
Equipment eqp = LCDFactory.CreateEQP(builder, "InputMachine");
eqp.Run();
builder = new IOPutEQPBuilder();
eqp = LCDFactory.CreateEQP(builder, "InputOutputMachine");
eqp.Run();
Console.Read();
}
}
三：建造模式的使用情况
在以下情况下应该使用建造模式：
Case1：需要生成的产品对象有复杂的内部结构。
Case2：需要生成的产品对象的属性相互依赖。
Case3：在对象的创建过程中使用