生成器模式(Builder Pattern)
一、 建造者（Builder）模式
建造者模式可以将一个产品的内部表象与产品的生成过程分割开来，从而可以使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。
对象性质的建造
有些情况下，一个对象会有一些重要的性质，在它们没有恰当的值之前，对象不能作为一个完整的产品使用。比如，一个电子邮件有发件人地址、收件人地址、主题、内容、附录等部分，而在最起码的收件人地址未被赋值之前，这个电子邮件不能发出。
有些情况下，一个对象的一些性质必须按照某个顺序赋值才有意义。在某个性质没有赋值之前，另一个性质则无法赋值。这些情况使得性质本身的建造涉及到复杂的商业逻辑。
这时候，此对象相当于一个有待建造的产品，而对象的这些性质相当于产品的零件，建造产品的过程就是组合零件的过程。由于组合零件的过程很复杂，因此，这些"零件"的组合过程往往被"外部化"到一个称作建造者的对象里，建造者返还给客户端的是一个全部零件都建造完毕的产品对象。
命名的考虑
之所以使用"建造者"而没有用"生成器"就是因为用零件生产产品，"建造"更为合适，"创建"或"生成"不太恰当。
二、 Builder模式的结构：
建造者（Builder）角色：给出一个抽象接口，以规范产品对象的各个组成成分的建造。一般而言，此接口独立于应用程序的商业逻辑。模式中直接创建产品对象的是具体建造者（ConcreteBuilder）角色。具体建造者类必须实现这个接口所要求的方法：一个是建造方法，另一个是结果返还方法。
具体建造者（Concrete Builder）角色：担任这个角色的是于应用程序紧密相关的类，它们在应用程序调用下创建产品实例。这个角色主要完成的任务包括：
- 实现Builder角色提供的接口，一步一步完成创建产品实例的过程。
- 在建造过程完成后，提供产品的实例。
指导者（Director）角色：担任这个角色的类调用具体建造者角色以创建产品对象。导演者并没有产品类的具体知识，真正拥有产品类的具体知识的是具体建造者对象。
产品（Product）角色：产品便是建造中的复杂对象。
指导者角色是于客户端打交道的角色。导演者角色将客户端创建产品的请求划分为对各个零件的建造请求，再将这些请求委派给具体建造者角色。具体建造者角色是做具体建造工作的，但却不为客户端所知。
三、 程序举例：
该程序演示了Builder模式一步一步完成构件复杂产品的过程。用户可以控制生成过程以及生成不同对象。
// Builder pattern -- Structural example using System;using System.Collections;// "Director"class Director
{
// Methods public void Construct( Builder builder )
{
builder.BuildPartA(); builder.BuildPartB();
}
}// "Builder"abstract class Builder{ // Methods abstract public void BuildPartA(); abstract public void BuildPartB(); abstract public Product GetResult();}// "ConcreteBuilder1"class ConcreteBuilder1 : Builder{ // Fields private Product product; // Methods override public void BuildPartA() { product = new Product(); product.Add( "PartA" ); } override public void BuildPartB() { product.Add( "PartB" ); } override public Product GetResult() { return product; }}// "ConcreteBuilder2"class ConcreteBuilder2 : Builder{ // Fields private Product product; // Methods override public void BuildPartA() { product = new Product(); product.Add( "PartX" ); } override public void BuildPartB() { product.Add( "PartY" ); } override public Product GetResult() { return product; }}// "Product"class Product{ // Fields ArrayList parts = new ArrayList(); // Methods public void Add( string part ) { parts.Add( part ); } public void Show() { Console.WriteLine( " Product Parts -------" ); foreach( string part in parts ) Console.WriteLine( part ); }}/// <summary>/// Client test/// </summary>public class Client{ public static void Main( string[] args ) { // Create director and builders Director director = new Director( ); Builder b1 = new ConcreteBuilder1(); Builder b2 = new ConcreteBuilder2(); // Construct two products director.Construct( b1 ); Product p1 = b1.GetResult(); p1.Show(); director.Construct( b2 ); Product p2 = b2.GetResult(); p2.Show(); }}
四、 建造者模式的活动序列：
客户端负责创建指导者和具体建造者对象。然后，客户把具体建造者对象交给指导者。客户一声令下，指导者操纵建造者开始创建产品。当产品创建完成后，建造者把产品返还给客户端。
五、 建造者模式的实现：
下面的程序代码演示了Shop对象使用VehicleBuilders来建造不同的交通工具。该例子使用了Builder模式顺序建造交通工具的不同部分。
// Builder pattern -- Real World example using System;using System.Collections;// "Director"class Shop{ // Methods public void Construct( VehicleBuilder vehicleBuilder ) { vehicleBuilder.BuildFrame(); vehicleBuilder.BuildEngine(); vehicleBuilder.BuildWheels(); vehicleBuilder.BuildDoors(); }}// "Builder"abstract class VehicleBuilder{ // Fields protected Vehicle vehicle; // Properties public Vehicle Vehicle { get{ return vehicle; } } // Methods abstract public void BuildFrame(); abstract public void BuildEngine(); abstract public void BuildWheels(); abstract public void BuildDoors();}// "ConcreteBuilder1"class MotorCycleBuilder : VehicleBuilder{ // Methods override public void BuildFrame() { vehicle = new Vehicle( "MotorCycle" ); vehicle[ "frame" ] = "MotorCycle Frame"; } override public void BuildEngine() { vehicle[ "engine" ] = "500 cc"; } override public void BuildWheels() { vehicle[ "wheels" ] = "2"; } override public void BuildDoors() { vehicle[ "doors" ] = "0"; }}// "ConcreteBuilder2"class CarBuilder : VehicleBuilder{ // Methods override public void BuildFrame() { vehicle = new Vehicle( "Car" ); vehicle[ "frame" ] = "Car Frame"; } override public void BuildEngine() { vehicle[ "engine" ] = "2500 cc"; } override public void BuildWheels() { vehicle[ "wheels" ] = "4"; } override public void BuildDoors() { vehicle[ "doors" ] = "4"; }}// "ConcreteBuilder3"class ScooterBuilder : VehicleBuilder{ // Methods override public void BuildFrame() { vehicle = new Vehicle( "Scooter" ); vehicle[ "frame" ] = "Scooter Frame"; } override public void BuildEngine() { vehicle[ "engine" ] = "none"; } override public void BuildWheels() { vehicle[ "wheels" ] = "2"; } override public void BuildDoors() { vehicle[ "doors" ] = "0"; }}// "Product"class Vehicle{ // Fields private string type; private Hashtable parts = new Hashtable(); // Constructors public Vehicle( string type ) { this.type = type; } // Indexers public object this[ string key ] { get{ return parts[ key ]; } set{ parts[ key ] = value; } } // Methods public void Show() { Console.WriteLine( " ---------------------------"); Console.WriteLine( "Vehicle Type: "+ type ); Console.WriteLine( " Frame : " + parts[ "frame" ] ); Console.WriteLine( " Engine : "+ parts[ "engine"] ); Console.WriteLine( " #Wheels: "+ parts[ "wheels"] ); Console.WriteLine( " #Doors : "+ parts[ "doors" ] ); }}/// <summary>/// BuilderApp test/// </summary>public class BuilderApp{ public static void Main( string[] args ) { // Create shop and vehicle builders Shop shop = new Shop(); VehicleBuilder b1 = new ScooterBuilder(); VehicleBuilder b2 = new CarBuilder(); VehicleBuilder b3 = new MotorCycleBuilder(); // Construct and display vehicles shop.Construct( b1 ); b1.Vehicle.Show(); shop.Construct( b2 ); b2.Vehicle.Show(); shop.Construct( b3 ); b3.Vehicle.Show(); }}
六、 建造者模式的演化
建造者模式在使用的过程中可以演化出多种形式。
省略抽象建造者角色
如果系统中只需要一个具体建造者的话，可以省略掉抽象建造者。这时代码可能如下：
// "Director"class Director{ private ConcreteBuilder builder; // Methods public void Construct() { builder.BuildPartA(); builder.BuildPartB(); }}
省略指导者角色
在具体建造者只有一个的情况下，如果抽象建造者角色已经被省略掉，那么还可以省略掉指导者角色。让Builder角色自己扮演指导者与建造者双重角色。这时代码可能如下：
public class Builder{ private Product product = new Product(); public void BuildPartA() { //Some code here } public void BuildPartB() { //Some code here } public Product GetResult() { return product; } public void Construct() { BuildPartA(); BuildPartB(); }}同时，客户端也需要进行相应的调整，如下：
public class Client{ private static Builder builder; public static void Main() { builder = new Builder(); builder.Construct(); Product product = builder.GetResult(); }}C#中的StringBuilder就是这样一个例子。
七、 在什么情况下使用建造者模式
以下情况应当使用建造者模式：
1、 需要生成的产品对象有复杂的内部结构。
2、 需要生成的产品对象的属性相互依赖，建造者模式可以强迫生成顺序。
3、 在对象创建过程中会使用到系统中的一些其它对象，这些对象在产品对象的创建过程中不易得到。
使用建造者模式主要有以下效果：
1、 建造模式的使用使得产品的内部表象可以独立的变化。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。
2、 每一个Builder都相对独立，而与其它的Builder无关。
3、 模式所建造的最终产品更易于控制。
