.NET设计模式（7）：创建型模式专题总结（Creational Pattern）

 

创建型模式专题总结（Creational Pattern）

——.NET设计模式系列之七

Terrylee，2006年1月

概述

创建型模式，就是用来创建对象的模式，抽象了实例化的过程。它帮助一个系统独立于如何创建、组合和表示它的那些对象。本文对五种常用创建型模式进行了比较，通过一个游戏开发场景的例子来说该如何使用创建型模式。

为什么需要创建型模式

所有的创建型模式都有两个永恒的主旋律：第一，它们都将系统使用哪些具体类的信息封装起来；第二，它们隐藏了这些类的实例是如何被创建和组织的。外界对于这些对象只知道它们共同的接口，而不清楚其具体的实现细节。正因如此，创建型模式在创建什么（what），由谁（who）来创建，以及何时（when）创建这些方面，都为软件设计者提供了尽可能大的灵活性。

假定在一个游戏开发场景中，会用到一个现代风格房屋的对象，按照我们的一般想法，既然需要对象就创建一个：

ModernRoom room = new ModernRoom();

好了，现在现代风格房屋的对象已经有了，如果这时房屋的风格变化了，需要的是古典风格的房屋，修改一下：

ClassicalRoom room = new ClassicalRoom();

试想一下，在我们的程序中有多少处地方用到了这样的创建逻辑，而这里仅仅是房屋的风格变化了，就需要修改程序中所有的这样的语句。现在我们封装对象创建的逻辑，把对象的创建放在一个工厂方法中：

ModernFactory factory = new ModernFactory();

ModernRoom room = factory.Create();

当房屋的风格变化时，只需要修改

ClassicalFactory factory = new ClassicalFactory();

ClassicalRoom room = factory.Create();

而其它的用到room的地方仍然不变。这就是为什么需要创建型模式了。创建者模式作用可以概括为如下两点：

1．封装创建逻辑，绝不仅仅是new一个对象那么简单。

2．封装创建逻辑变化，客户代码尽量不修改，或尽量少修改。

常见的五种创建型模式

单件模式（Singleton Pattern）解决的是实体对象的个数问题，其他的都是解决new所带来的耦合关系问题。

工厂方法模式（Factory Pattern）在工厂方法中，工厂类成为了抽象类，其实际的创建工作将由其具体子类来完成。工厂方法的用意是定义一个创建产品对象的工厂接口，将实际创建工作推迟到子类中去，强调的是“单个对象”的变化。

抽象工厂模式（Abstract Factory）抽象工厂是所有工厂模式中最为抽象和最具有一般性的一种形态。抽象工厂可以向客户提供一个接口，使得客户可以在不必指定产品的具体类型的情况下，创建多个产品族中的产品对象，强调的是“系列对象”的变化。

生成器模式（Builder Pattern）把构造对象实例的逻辑移到了类的外部，在这个类的外部定义了这个类的构造逻辑。他把一个复杂对象的构造过程从对象的表示中分离出来。其直接效果是将一个复杂的对象简化为一个比较简单的目标对象。他强调的是产品的构造过程。

原型模式（Prototype Pattern）和工厂模式一样，同样对客户隐藏了对象创建工作，但是，与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是，原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。

如何选择使用创建型模式

继续考虑上面提到的游戏开发场景，假定在这个游戏场景中我们使用到的有墙（Wall），屋子（Room），门（Door）几个部件。在这个过程中，同样是对象的创建问题，但是会根据所要解决的问题不同而使用不同的创建型模式。

如果在游戏中，一个屋子只允许有一个门存在，那么这就是一个使用Signleton模式的例子，确保只有一个Door类的实例被创建。解决的是对象创建个数的问题。

示例代码：

using System;

public sealed class SigletonDoor

{

    static readonly SigletonDoor instance=new SigletonDoor();

    static SigletonDoor()

    {

    }

    public static SigletonDoor Instance

    {

        get

        {

            return instance;

        }

    }

}

在游戏中需要创建墙，屋子的实例时，为了避免直接对构造器的调用而实例化类，这时就是工厂方法模式了，每一个部件都有它自己的工厂类。解决的是“单个对象”的需求变化问题。

示例代码：

using System;

public abstract class Wall

{

    public abstract void Display();

}

public class ModernWall:Wall

{

    public override void Display()

    {

        Console.WriteLine("ModernWall Builded");

    }

}

public abstract class WallFactory

{

    public abstract Wall Create();

}

public class ModernFactory:WallFactory

{

    public override Wall Create()

    {

        return new ModernWall();;

    }

}

在游戏场景中，不可能只有一种墙或屋子，有可能有现代风格（Modern），古典风格（Classical）等多系列风格的部件。这时就是一系列对象的创建问题了，是一个抽象工厂的例子。解决的是“系列对象”的需求变化问题。

示例代码：

using System;

 

public abstract class Wall

{

    public abstract void Display();

}

 

public class ModernWall:Wall

{

    public override void Display()

    {

        Console.WriteLine("ModernWall Builded");

    }

}

 

public class ClassicalWall:Wall

{

    public override void Display()

    {

        Console.WriteLine("ClassicalWall Builded");

    }

}

 

public abstract class Room

{

    public abstract void Display();

}

 

public class ModernRoom:Room

{

    public override void Display()

    {

        Console.WriteLine("ModernRoom Builded");

    }

}

 

public class ClassicalRoom:Room

{

    public override void Display()

    {

        Console.WriteLine("ClassicalRoom Builded");

    }

}

 

public abstract class AbstractFactory

{

    public abstract Wall CreateWall();

    public abstract Room CreateRoom();

}

 

public class ModernFactory:AbstractFactory

{

    public override Wall CreateWall()

    {

        return new ModernWall();

    }

    public override Room CreateRoom()

    {

        return new ModernRoom();

    }

}

 

public class ClassicalFactory:AbstractFactory

{

    public override Wall CreateWall()

    {

        return new ClassicalWall();

    }

    public override Room CreateRoom()

    {

        return new ClassicalRoom();

    }

}

如果在游戏场景中，构成某一个场景的算法比较稳定，例如：这个场景就是用四堵墙，一个屋子，一扇门来构成的，但具体是用什么风格的墙、屋子和门则是不停的变化的，这就是一个生成器模式的例子。解决的是“对象部分”的需求变化问题。

示例代码：

using System;

using System.Collections;

 

public class Director

{

    public void Construct( Builder builder )

    {

        builder.BuildWall();

        builder.BuildRoom();

        builder.BuildDoor();

    }

}

 

public abstract class Builder

{

    public abstract void BuildWall();

    public abstract void BuildRoom();

    public abstract void BuildDoor();

    public abstract GameScene GetResult();

}

 

public class GameBuilder : Builder

{

    private GameScene g;

 

    public override void BuildWall()

    {

        g = new GameScene();

        g.Add( "Wall" );

    }

    public override void BuildRoom()

    {

        g.Add( "Room" );

    }

    public override void BuildDoor()

    {

        g.Add( "Door" );

    }

    public override GameScene GetResult()

    {

        return g;

    }

}

 

public class GameScene

{

    ArrayList parts = new ArrayList();

    public void Add( string part )

    {

        parts.Add( part );

    }

    public void Display()

    {

        Console.WriteLine( " GameScene Parts：" );

        foreach( string part in parts )

            Console.WriteLine( part );

    }

}

如果在游戏中，需要大量的古典风格或现代风格的墙或屋子，这时可以通过拷贝一个已有的原型对象来生成新对象，就是一个原型模式的例子了。通过克隆来解决“易变对象”的创建问题。

示例代码：

using System;

 

public abstract class RoomPrototype

{

    public abstract RoomPrototype Clone();

}

 

public class ModernPrototype:RoomPrototype

{

    public override RoomPrototype Clone()

    {

        return (RoomPrototype)this.MemberwiseClone();

    }

}

 

public class ClassicalPrototype:RoomPrototype

{

    public override RoomPrototype Clone()

    {

        return (RoomPrototype)this.MemberwiseClone();

    }

}

究竟选用哪一种模式最好取决于很多的因素。使用Abstract Factory、Prototype Pattern或Builder Pattern的设计比使用Factory Method的设计更加灵活，但是也更加复杂，尤其Abstract Factory需要庞大的工厂类来支持。通常，设计以使用Factory Method开始，并且当设计者发现需要更大的灵活性时，设计便会向其他设计模式演化，当你在多个设计模式之间进行权衡的时候，了解多个设计模式可以给你提供更多的选择余地。

总结

使用创建者模式是为了提高系统的可维护性和可扩展性，提高应对需求变化的能力！

参考文献：
《设计模式中文版》
《DesignPatternsExplained》
  idior 的《你了解创建者模式了吗? --- 创建者模式详解 》
  MSDN WebCast：http://www.microsoft.com/china/msdn/events/webcasts/shared/Webcast/MSDNWebCast.aspx