【23种设计模式】建造者模式（四）

前言

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？那就是今天分享的建造者模式，又叫生成器模式，英文名称是Builder Pattern。

建造者模式定义

在现实生活中，我们经常会遇到一些构成比较复杂的物品，比如：汽车、电脑和手机等等。它们是一个复杂的物品，主要是由各种零部件组装而成的，他们的组装过程是固定的。就拿汽车来说，组装流水线是固定的，不变的，需要把底盘、车轮、车门、车灯、发动机引擎、车灯和排气筒等等组装在一起。但是由于需求的变化，这个汽车复杂对象针对不同的品牌，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。建造者设计模式定义就是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。

建造者模式组成

（1）抽象建造者角色（Builder）：为创建一个Product对象的各个部件指定抽象接口，以规范产品对象的各个组成成分的建造。一般而言，此角色规定要实现复杂对象的哪些部分的创建，并不涉及具体的对象部件的创建。

（2）具体建造者（ConcreteBuilder）

• 实现Builder的接口以构造和装配该产品的各个部件。即实现抽象建造者角色Builder的方法。
• 定义并明确它所创建的表示，即针对不同的商业逻辑，具体化复杂对象的各部分的创建。
• 提供一个检索产品的接口。
• 构造一个使用Builder接口的对象即在指导者的调用下创建产品实例。

（3）指导者（Director）：调用具体建造者角色以创建产品对象的各个部分。指导者并没有涉及具体产品类的信息，真正拥有具体产品的信息是具体建造者对象。它只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。

（4）产品角色（Product）：建造中的复杂对象，对应具体的产品。它要包含那些定义组件的类，包括将这些组件装配成产品的接口。

建造者模式代码实现

抽象建造者

 /// <summary>
    /// 抽象建造者，它定义了要创建什么部件和最后创建的结果，但是不是组装的的类型
    /// </summary>
    public abstract class Builder
    {
        /// <summary>
        /// 创建车门
        /// </summary>
        public abstract void BuildCarDoor();
        /// <summary>
        /// 创建车轮
        /// </summary>
        public abstract void BuildCarWheel();
        /// <summary>
        /// 创建车引擎
        /// </summary>
        public abstract void BuildCarEngine();


        /*
         * 当然还有部件:
         * 大灯
         * 地盘
         * ....
         * ....
         */

        /// <summary>
        /// 获得组装完成的汽车
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public abstract Car GetCar();
    }

具体建造者

别克：

 /// <summary>
    /// 具体建造者，具体的车型的建造者，例如：别克
    /// </summary>
    public sealed class BuickBuilder : Builder
    {
        Car buickCar = new Car("别克");
        public override void BuildCarDoor()
        {
            buickCar.Add("Buick's Door");
        }

        public override void BuildCarWheel()
        {
            buickCar.Add("Buick's Wheel");
        }

        public override void BuildCarEngine()
        {
            buickCar.Add("Buick's Engine");
        }

        public override Car GetCar()
        {
            return buickCar;
        }
    }

奥迪：

/// <summary>
    /// 具体建造者，具体的车型的建造者，例如：奥迪
    /// </summary>
    public sealed class AoDiBuilder : Builder
    {
        Car aoDiCar = new Car("奥迪");
        public override void BuildCarDoor()
        {
            aoDiCar.Add("Aodi's Door");
        }

        public override void BuildCarWheel()
        {
            aoDiCar.Add("Aodi's Wheel");
        }

        public override void BuildCarEngine()
        {
            aoDiCar.Add("Aodi's Engine");
        }

        public override Car GetCar()
        {
            return aoDiCar;
        }
    }

汽车固定组装流程定义

 /// <summary>
    /// 汽车类
    /// </summary>
    public sealed class Car
    {
        // 汽车部件集合
        private IList<string> parts = new List<string>();
        //汽车品牌名
        private string _brandName;
        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        /// <param name="brandName"></param>
        public Car(string brandName)
        {
            _brandName = brandName;
        }
        /// <summary>
        /// 把单个部件添加到汽车部件集合中
        /// </summary>
        /// <param name="part"></param>
        public void Add(string part)
        {
            parts.Add(part);
        }
        /// <summary>
        /// 汽车组装流程
        /// </summary>
        public void Assembly()
        {
            Console.WriteLine($"{_brandName}汽车开始在组装.......");
            foreach (string part in parts)
            {
                Console.WriteLine("组件" + part + "已装好...");
            }

            Console.WriteLine($"{_brandName}汽车组装完毕.........");
        }
    }

指导者

这里才是调用组装的，Construct方法里面的实现就是创建复杂对象固定算法的实现，根据具体需求变化，控制组装的流程顺序，该算法是固定的，或者说是相对稳定的。

 /// <summary>
    /// 自动化工厂操控台，也就是建造者模式中的指挥者
    /// </summary>
    public class Director
    {
        /// <summary>
        /// 自动化算法指导组装汽车
        /// </summary>
        /// <param name="builder"></param>
        public void Construct(Builder builder)
        {
            builder.BuildCarDoor();
            builder.BuildCarWheel();
            builder.BuildCarEngine();
            /*
             * 指导其他流程
             */
        }
    }

调用

  /// <summary>
        /// 测试方法
        /// </summary>
        public void RunTest()
        {
            Director director = new Director();

            //组装别克
            Builder buickCarBuilder = new BuickBuilder();
            director.Construct(buickCarBuilder);
            Car buickCar = buickCarBuilder.GetCar();
            buickCar.Assembly();

            Console.WriteLine("\r\n*****************************\r\n");

            //组装奥迪
            Builder aoDiCarBuilder = new AoDiBuilder();
            director.Construct(aoDiCarBuilder);
            Car aoDiCar = aoDiCarBuilder.GetCar();
            aoDiCar.Assembly();
        }

建造者模式优缺点

优点：

• 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。

• 具体的建造者类之间是相互独立的，容易扩展。

• 由于具体的建造者是独立的，因此可以对建造过程逐步细化，而不对其他的模块产生任何影响。

缺点：

• 产生多余的Build对象以及Director类。