【23种设计模式】建造者模式（四）

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。
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

1. /// <summary>
2.     /// 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
3.     /// </summary>
4.     public abstract class Builder
5.     {
6.         /// <summary>
7.         /// 创建车门
8.         /// </summary>
9.         public abstract void BuildCarDoor();
10.         /// <summary>
11.         /// 创建车轮
12.         /// </summary>
13.         public abstract void BuildCarWheel();
14.         /// <summary>
15.         /// 创建车引擎
16.         /// </summary>
17.         public abstract void BuildCarEngine();
20.         /*
21.          * 当然还有部件:
22.          * 大灯
23.          * 地盘
24.          * ....
25.          * ....
26.          */
28.         /// <summary>
29.         /// 获得组装完成的汽车
30.         /// </summary>
31.         /// <returns></returns>
32.         public abstract Car GetCar();
33.     }

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具体建造者

别克：

1. /// <summary>
2.     /// 具体建造者，具体的车型的建造者，例如：别克
3.     /// </summary>
4.     public sealed class BuickBuilder : Builder
5.     {
6.         Car buickCar = new Car("别克");
7.         public override void BuildCarDoor()
8.         {
9.             buickCar.Add("Buick's Door");
10.         }
12.         public override void BuildCarWheel()
13.         {
14.             buickCar.Add("Buick's Wheel");
15.         }
17.         public override void BuildCarEngine()
18.         {
19.             buickCar.Add("Buick's Engine");
20.         }
22.         public override Car GetCar()
23.         {
24.             return buickCar;
25.         }
26.     }

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奥迪：

1. /// <summary>
2.     /// 具体建造者，具体的车型的建造者，例如：奥迪
3.     /// </summary>
4.     public sealed class AoDiBuilder : Builder
5.     {
6.         Car aoDiCar = new Car("奥迪");
7.         public override void BuildCarDoor()
8.         {
9.             aoDiCar.Add("Aodi's Door");
10.         }
12.         public override void BuildCarWheel()
13.         {
14.             aoDiCar.Add("Aodi's Wheel");
15.         }
17.         public override void BuildCarEngine()
18.         {
19.             aoDiCar.Add("Aodi's Engine");
20.         }
22.         public override Car GetCar()
23.         {
24.             return aoDiCar;
25.         }
26.     }

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汽车固定组装流程定义

1. /// <summary>
2.     /// 汽车类
3.     /// </summary>
4.     public sealed class Car
5.     {
6.         // 汽车部件集合
7.         private IList<string> parts = new List<string>();
8.         //汽车品牌名
9.         private string _brandName;
10.         /// <summary>
11.         /// 构造函数
12.         /// </summary>
13.         /// <param name="brandName"></param>
14.         public Car(string brandName)
15.         {
16.             _brandName = brandName;
17.         }
18.         /// <summary>
19.         /// 把单个部件添加到汽车部件集合中
20.         /// </summary>
21.         /// <param name="part"></param>
22.         public void Add(string part)
23.         {
24.             parts.Add(part);
25.         }
26.         /// <summary>
27.         /// 汽车组装流程
28.         /// </summary>
29.         public void Assembly()
30.         {
31.             Console.WriteLine($"{_brandName}汽车开始在组装.......");
32.             foreach (string part in parts)
33.             {
34.                 Console.WriteLine("组件" + part + "已装好...");
35.             }
37.             Console.WriteLine($"{_brandName}汽车组装完毕.........");
38.         }
39.     }

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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。

1. /// <summary>
2.     /// 自动化工厂操控台，也就是建造者模式中的指挥者
3.     /// </summary>
4.     public class Director
5.     {
6.         /// <summary>
7.         /// 自动化算法指导组装汽车
8.         /// </summary>
9.         /// <param name="builder"></param>
10.         public void Construct(Builder builder)
11.         {
12.             builder.BuildCarDoor();
13.             builder.BuildCarWheel();
14.             builder.BuildCarEngine();
15.             /*
16.              * 指导其他流程
17.              */
18.         }
19.     }

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调用

1.   /// <summary>
2.         /// 测试方法
3.         /// </summary>
4.         public void RunTest()
5.         {
6.             Director director = new Director();
8.             //组装别克
9.             Builder buickCarBuilder = new BuickBuilder();
10.             director.Construct(buickCarBuilder);
11.             Car buickCar = buickCarBuilder.GetCar();
12.             buickCar.Assembly();
14.             Console.WriteLine("\r\n*****************************\r\n");
16.             //组装奥迪
17.             Builder aoDiCarBuilder = new AoDiBuilder();
18.             director.Construct(aoDiCarBuilder);
19.             Car aoDiCar = aoDiCarBuilder.GetCar();
20.             aoDiCar.Assembly();
21.         }

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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。
  

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