设计模式 - 建造者模式

概述

建造者模式（Builder Pattern）是一种创建型设计模式，它将一个复杂对象的构建过程与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。通过使用建造者模式，可以一步一步地构建一个复杂的对象，并且可以根据需要改变对象的内部表示。

结构

建造者模式包含以下几个角色：

1. 产品（Product）：表示被构建的复杂对象。
2. 抽象建造者（Builder）：定义创建产品各个部分的接口。
3. 具体建造者（ConcreteBuilder）：实现Builder接口，构建和装配各个部分。
4. 指挥者（Director）：构建一个使用Builder接口的对象。

示例代码

假设我们有一个应用程序需要构建不同类型的计算机（如游戏电脑和办公电脑）。
代码地址

产品

public class Computer
{
    public string CPU { get; set; }
    public string GPU { get; set; }
    public string RAM { get; set; }
    public string Storage { get; set; }

    public override string ToString()
    {
        return $"CPU: {CPU}, GPU: {GPU}, RAM: {RAM}, Storage: {Storage}";
    }
}

抽象建造者

public interface IComputerBuilder
{
    void BuildCPU();
    void BuildGPU();
    void BuildRAM();
    void BuildStorage();
    Computer GetComputer();
}

具体建造者

public class GamingComputerBuilder : IComputerBuilder
{
    private Computer _computer = new Computer();

    public void BuildCPU()
    {
        _computer.CPU = "High-end CPU";
    }

    public void BuildGPU()
    {
        _computer.GPU = "High-end GPU";
    }

    public void BuildRAM()
    {
        _computer.RAM = "16GB RAM";
    }

    public void BuildStorage()
    {
        _computer.Storage = "1TB SSD";
    }

    public Computer GetComputer()
    {
        return _computer;
    }
}

public class OfficeComputerBuilder : IComputerBuilder
{
    private Computer _computer = new Computer();

    public void BuildCPU()
    {
        _computer.CPU = "Mid-range CPU";
    }

    public void BuildGPU()
    {
        _computer.GPU = "Integrated GPU";
    }

    public void BuildRAM()
    {
        _computer.RAM = "8GB RAM";
    }

    public void BuildStorage()
    {
        _computer.Storage = "512GB SSD";
    }

    public Computer GetComputer()
    {
        return _computer;
    }
}

指挥者

public class ComputerDirector
{
    public void Construct(IComputerBuilder builder)
    {
        builder.BuildCPU();
        builder.BuildGPU();
        builder.BuildRAM();
        builder.BuildStorage();
    }
}

客户端代码

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ComputerDirector director = new ComputerDirector();

        // 构建游戏电脑
        IComputerBuilder gamingBuilder = new GamingComputerBuilder();
        director.Construct(gamingBuilder);
        Computer gamingComputer = gamingBuilder.GetComputer();
        Console.WriteLine("Gaming Computer: " + gamingComputer);

        // 构建办公电脑
        IComputerBuilder officeBuilder = new OfficeComputerBuilder();
        director.Construct(officeBuilder);
        Computer officeComputer = officeBuilder.GetComputer();
        Console.WriteLine("Office Computer: " + officeComputer);
    }
}

应用场景

建造者模式适用于以下场景：

1. 当创建复杂对象的算法应该独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式时。
2. 当构造过程必须允许被构造的对象有不同的表示时。

优缺点

优点

• 更好的控制：建造者模式通过一步一步地构建对象，使得构建过程更加清晰和可控。
• 灵活性：可以根据需要改变对象的内部表示，适应不同的需求。

缺点

• 增加代码复杂性：每一个具体建造者都需要实现抽象建造者接口，导致代码量增加。