C#设计模式——建造者模式（Builder Pattern）

1、建造者模式简介

1.1>、定义

　　建造者模式（Builder）将复杂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。

1.2>、使用频率

　　中低

1.3>、原型模式应用

　　在软件系统中，有时候面临一个复杂对象的创建工作，该对象通常由各个部分子对象用一定的算法构成，或者按一定的步骤组合而成；这些算法和步骤是稳定的，而构成这个对象的子对象却经常由于需求的变化而不断变化。

　　生活中的例子，要组装一台电脑，它的组装过程基本是不变的，都可以由主板、CPU、内存等按照某个稳定方式组合而成。然而主板、CPU、内存等零件本身都是可能多变的。将内存等这种易变的零件与电脑的其他部件分离，实现解耦合，则可以轻松实现电脑不断升级。

2、建造者模式结构

2.1>、结构图

2.2>、参与者

　　建造者模式参与者：

　　◊ Builder：为创建一个Product对象的各个部件指定抽象接口；

　　◊ ConcreteBuilder

　　　　° 实现Builder的接口以构造和装配该产品的各个部件

　　　　° 定义并明确它所创建的表示

　　　　° 提供一个检索Product的接口

　　◊ Director：构造一个使用Builder接口的对象；

　　◊ Product

　　　　° 表示被构造的复杂对象。ConcreteBuilder创建该产品的内部表示并定义它的装配过程

　　　　° 包含定义组成部件的类，包括将这些部件装配成最终产品的接口

　　在建造者模式中，Director规定了创建一个对象所需要的步骤和次序，Builder则提供了一些列完成这些步骤的方法，ConcreteBuilder给出了这些方法的具体实现，是对象的直接创建者。

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
 
/// <summary>
/// 以组装电脑为例子
/// 每台电脑的组成过程都是一致的，但是使用同样的构建过程可以创建不同的表示(即可以组装成不一样的电脑，配置不一样)
/// 组装电脑的这个场景就可以应用建造者模式来设计
/// </summary>
namespace 设计模式之建造者模式
{
    /// <summary>
    /// 客户类
    /// </summary>
    class Customer
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 客户找到电脑城老板说要买电脑，这里要装两台电脑
            // 创建指挥者和构造者
            Director director = new Director();
            Builder b1 = new ConcreteBuilder1();
            Builder b2 = new ConcreteBuilder2();
 
            // 老板叫员工去组装第一台电脑
            director.Construct(b1);
 
            // 组装完，组装人员搬来组装好的电脑
            Computer computer1 = b1.GetComputer();
            computer1.Show();
 
            // 老板叫员工去组装第二台电脑
            director.Construct(b2);
            Computer computer2 = b2.GetComputer();
            computer2.Show();
 
            Console.Read();
        }
    }
 
    /// <summary>
    /// 小王和小李难道会自愿地去组装嘛，谁不想休息的，这必须有一个人叫他们去组装才会去的
    /// 这个人当然就是老板了，也就是建造者模式中的指挥者
    /// 指挥创建过程类
    /// </summary>
    public class Director
    {
        // 组装电脑
        public void Construct(Builder builder)
        {
            builder.BuildPartCPU();
            builder.BuildPartMainBoard();
        }
    }
 
    /// <summary>
    /// 电脑类
    /// </summary>
    public class Computer
    {
        // 电脑组件集合
        private IList<string> parts = new List<string>();
 
        // 把单个组件添加到电脑组件集合中
        public void Add(string part)
        {
            parts.Add(part);
        }
 
        public void Show()
        {
            Console.WriteLine("电脑开始在组装.......");
            foreach (string part in parts)
            {
                Console.WriteLine("组件"+part+"已装好");
            }
 
            Console.WriteLine("电脑组装好了");
        }
    }
 
    /// <summary>
    /// 抽象建造者，这个场景下为 "组装人" ，这里也可以定义为接口
    /// </summary>
    public abstract class Builder
    {
        // 装CPU
        public abstract void BuildPartCPU();
        // 装主板
        public abstract void BuildPartMainBoard();
         
        // 当然还有装硬盘，电源等组件，这里省略
 
        // 获得组装好的电脑
        public abstract Computer GetComputer();
    }
 
    /// <summary>
    /// 具体创建者，具体的某个人为具体创建者，例如：装机小王啊
    /// </summary>
    public class ConcreteBuilder1 : Builder
    {
        Computer computer = new Computer();
        public override void BuildPartCPU()
        {
            computer.Add("CPU1");
        }
 
        public override void BuildPartMainBoard()
        {
            computer.Add("Main board1");
        }
 
        public override Computer GetComputer()
        {
            return computer;
        }
    }
 
    /// <summary>
    /// 具体创建者，具体的某个人为具体创建者，例如：装机小李啊
    /// 又装另一台电脑了
    /// </summary>
    public class ConcreteBuilder2 : Builder
    {
        Computer computer = new Computer();
        public override void BuildPartCPU()
        {
            computer.Add("CPU2");
        }
 
        public override void BuildPartMainBoard()
        {
            computer.Add("Main board2");
        }
 
        public override Computer GetComputer()
        {
            return computer;
        }
    }
}

3、建造者模式分析

介绍完了建造者模式的具体实现之后，让我们总结下建造模式的实现要点：

在建造者模式中，指挥者是直接与客户端打交道的，指挥者将客户端创建产品的请求划分为对各个部件的建造请求，再将这些请求委派到具体建造者角色，具体建造者角色是完成具体产品的构建工作的，却不为客户所知道。
建造者模式主要用于“分步骤来构建一个复杂的对象”，其中“分步骤”是一个固定的组合过程，而复杂对象的各个部分是经常变化的（也就是说电脑的内部组件是经常变化的，这里指的的变化如硬盘的大小变了，CPU由单核变双核等）。
产品不需要抽象类，由于建造模式的创建出来的最终产品可能差异很大，所以不大可能提炼出一个抽象产品类。
在前面文章中介绍的抽象工厂模式解决了“系列产品”的需求变化，而建造者模式解决的是 “产品部分” 的需要变化。
由于建造者隐藏了具体产品的组装过程，所以要改变一个产品的内部表示，只需要再实现一个具体的建造者就可以了，从而能很好地应对产品组成组件的需求变化。