二十三种设计模式[3] - 生成器模式(Builder Pattern)
前言
生成器，又名建造者模式，属于创建型模式。在《设计模式 - 可复用的面向对象软件》一书中对它的描述为“ 将一个复杂对象的构建与他的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示 ”。
与工厂方法和抽象工厂不同的是，工厂方法侧重于将类的实例化延迟到子类，由子类决定工厂的创建，从而得到一个产品，抽象工厂则是一个包含了多个工厂方法的大型工厂，更侧重于一系列产品的创建，而生成器在创建产品同时，更加关注于产品的创建逻辑。由于它们的侧重点不同，工厂方法适合创建复杂的产品，生成器适合创建更加复杂的产品。
一个简单的例子。抽象工厂代表了一个生产多种产品的代工厂，工厂方法代表了某个产品的生产车间，生成器则代表了某个产品的生产线。
结构
在生成器中，需要如下几种角色的支持：
- IBuilder(生成器接口)：用来定义创建一个产品实例所需要的各个函数；
-
ConcreteBuilder(生成器接口实现)：实现创建产品实例所需要的各个函数；
- Director(导向器)：使用生成器来创建产品，封装了产品的实例化逻辑；
- Product(产品)：被导向器创建的产品对象；
实现
所谓“ 将一个复杂对象的构建与它的表示分离 ”是指由导向器去处理产品的实例化逻辑而不是生成器来处理。再由各个不同的生成器分别实现创建产品实例所需要的各个函数，从而实现“ 同样的构建过程创建不同的表示 ”。
比如，在一个键鼠套装中包含了一个键盘和一个鼠标,不同的键鼠套装内又有不同品牌、型号的键盘和鼠标。可以通过不同的组合方式得到一个完整的键鼠套装。
public interface IMouse
{
string GetBrand();
}
public class LogitechMouse : IMouse
{
public string GetBrand()
{
return "罗技-Logitech G903";
}
}
public class RazeMouse : IMouse
{
public string GetBrand()
{
return "雷蛇-Raze 蝰蛇";
}
}
public interface IKeyBoard
{
string GetBrand();
}
public class LogitechKeyboard : IKeyBoard
{
public string GetBrand()
{
return "罗技-Logitech G910 RGB";
}
}
public class RazeKeyboard : IKeyBoard
{
public string GetBrand()
{
return "雷蛇-Raze 萨诺狼蛛";
}
}
public class Kit
{
public IMouse Mouse { set; get; } = null;
public IKeyBoard Keyboard { set; get; } = null;
}
public interface IKitBuilder
{
void BuildMouse();
void BuildKeyboard();
Kit GetKit();
}
public class LogitechKitBuilder : IKitBuilder
{
private Kit _kit = null;
public LogitechKitBuilder()
{
this._kit = new Kit();
}
public void BuildMouse()
{
this._kit.Mouse = new LogitechMouse();
}
public void BuildKeyboard()
{
this._kit.Keyboard = new LogitechKeyboard();
}
public Kit GetKit()
{
return this._kit;
}
}
public class RazeKitBuilder : IKitBuilder
{
private Kit _kit = null;
public RazeKitBuilder()
{
this._kit = new Kit();
}
public void BuildMouse()
{
this._kit.Mouse = new RazeMouse();
}
public void BuildKeyboard()
{
this._kit.Keyboard = new RazeKeyboard();
}
public Kit GetKit()
{
return this._kit;
}
}
public class KitDirector
{
public Kit ConstructKit(IKitBuilder builder)
{
if(builder == null)
{
return null;
}
builder.BuildMouse();
builder.BuildKeyboard();
return builder.GetKit();
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//创建生成器
IKitBuilder builder = new LogitechKitBuilder();
//IKitBuilder builder = new RazeKitBuilder();
//创建导向器
KitDirector director = new KitDirector();
//导向器通过注入的生成器创建产品实体
Kit kit = director.ConstructKit(builder);
Console.WriteLine($"当前套装内的鼠标是：{kit.Mouse.GetBrand()}");
Console.WriteLine($"当前套装内的键盘是：{kit.Keyboard.GetBrand()}");
Console.ReadKey();
}
}
上述代码中，我们通过将不同的生成器（IKitBuilder）实体注入到同一导向器（KitDirector）来获得不同的Kit实体，从而达到“ 同样的构建过程创建不同的表示 ”的目的。在入口Program类中并不知道Kit是如何被创建的，它的创建逻辑被封装在导向器KitDirector中，而它的表示和内部结构则被封装在生成器IKitBuilder的各个实现类中。通过这种方式提高了产品的模块性，方便我们后期的维护及扩展。
如果需要增加新的表示形式（键鼠套装）只需增加一个新的生成器接口实现即可。
如果需要对产品进行修改（比如在鼠标套装中增加鼠标垫），除了需要修改产品本身，还需要对生成器和导向器进行对应修改。
可以看出，修改产品时的改动量是很大的。为了减少造成的改动，可以将IKitBuilder定义成抽象类并将其所有的函数定义为虚函数，来作为所有子类的缺省函数。这样做的好处是，当我们修改产品时，不必修改每一个生成器（不是每个键鼠套装都包含鼠标垫），只需要修改特定的生成器即可。这种方式虽然能够减少一部分改动，但同时也对我们后期的扩展造成了一部分限制（每个类只能继承一个父类）。所以，采用哪种方式定义生成器还得根据实际需求决定，这里就不一一叙述了。
总结
生成器，能够使一个复杂对象的创建逻辑与其表示形式分离，将对象本身与对象的创建逻辑解耦，方便程序的维护及扩展。在创建对象的同时能够更加精细的控制对象的创建逻辑，使得这一创建过程更加清晰，并且各个生成器相对独立，通过不同的生成器可获得不同的对象实体，符合开闭原则。
生成器数量会随着对象表示数量的增加而增加（即对象的表示形式越多，对应的生成器越多），当对象的表示数量过大时，会使程序变得非常臃肿。所以，当对象的表示形式较多或每种表示形式差别较大时，不宜使用该模式。
以上，就是我对生成器（建造者模式）的理解，希望对你有所帮助。
示例源码：https://gitee.com/wxingChen/DesignPatternsPractice
系列汇总：https://www.cnblogs.com/wxingchen/p/10031592.html
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