第4讲：Builder 生成器模式

2005.11.29 李建忠

Builder模式的缘起

假设创建游戏中的一个房屋House设施，该房屋的构建由几个部分组成，且各个部分要富于变化。

如果使用最直观的设计方法，每一个房屋部分的变化，都将导致房屋构建的重新修正……

 

动机（Motivation）

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？

 

意图（Intent）

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。

——《设计模式》GoF

 

结构（Structure）

 

协作（Collaborations）

 

游戏框架中的Builder应用

 

系统接口部分Builder

 

Builder不需要关心具体的门是什么样子的，墙是什么样子的，它只是定义了轴线的东西。

系统相对稳定的部分Director

 

系统相对变化的部分ConcreteBuilder

Client

 

Director和抽象类Builder是绑定的比较紧的，但是在它里面，没有任何具体ConcreteBuilder的任何信息。也就是说，Director不会被具体依赖所改变，当ConcreteBuilder改变时，Director不用变。

另外，客户端需要new一个ConcreteBuilder，当ConcreteBuilder改变时，这个程序还是需要改变Client。这里我们可以用一种动态的机制回避这种改变。我们可以从一个配置文件里面读取ConcreteBuilder具体类的名字，和程序集的名字，然后通过动态反射，让客户程序不发生任何依赖的改变。

这样，当ConcreteBuilder需要改变的时候，只需要新增一个Builder的子类，修改一下配置文件就可以了。

这是非常符合开放封闭原则的，对扩展开放，对更改关闭。

这也符合依赖倒置原则。房屋的构建过程是一个高层抽象，房屋的具体实现细节依赖于高层抽象。高层抽象比较稳定，底层实现细节比较多变。

 

Builder模式的几个要点

Builder模式主要用于“分步骤构建一个复杂的对象”。在这其中“分步骤”是一个稳定的算法（即Director，如上面例子中的GameManager），而复杂对象的各个部分（即ConcreteBuilder）则经常变化。

变化点在哪里，封装哪里——Builder模式主要在于应对“复杂对象各个部分”的频繁需求变动。其缺点在于难以应对“分步骤构建算法”的需求变动。（例如房屋构造如果经常改变，那么这个Builder模式也没有意义了）

AbstractFactory模式解决“系列对象”的需求变化，Builder模式解决“对象部分”的需求变化。Builder模式通常和Composite模式组合使用。

 

.NET框架中的Builder应用

在ASP.Net中，我们在写一个Page类时，这个类继承自System.Web.UI.Page。Page其实就是一个Builder，它是一个容器。它有很多方法，就是所谓的BuilderPart()方法，例如：OnInit()、OnLoad()、OnPreRender()、Render()等，它们都是虚方法，我们都可以去重写，提供我们自己的实现。当我们编译到bin文件夹下的dll时，我们就生成了一个我们自己的ConcreteBuilder实例。实际上系统使用的是Page基类。

2010.9.24