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建造者

发表于 更新于 Valine：

在软件开发过程中有时需要创建一个复杂的对象，这个复杂对象通常由多个子部件按一定的步骤组合而成（如计算机、角色模型），只有建造者模式可以很好地描述该类产品的创建。

建造者（Builder）模式的定义：指将一个复杂对象的构造与它的表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示，这样的设计模式被称为建造者模式。

它是将一个复杂的对象分解为多个简单的对象，然后一步一步构建而成。它将变与不变相分离，即产品的组成部分是不变的，但每一部分是可以灵活选择的。

该模式的主要优点如下：

  • 各个具体的建造者相互独立，有利于系统的扩展。
  • 客户端不必知道产品内部组成的细节，便于控制细节风险。

其缺点如下：

  • 产品的组成部分必须相同，这限制了其使用范围。
  • 如果产品的内部变化复杂，该模式会增加很多的建造者类。

建造者（Builder）模式和工厂模式的关注点不同：建造者模式注重零部件的组装过程，而工厂方法模式更注重零部件的创建过程，但两者可以结合使用。

建造者（Builder）模式由产品、抽象建造者、具体建造者、指挥者等 4 个要素构成。

模式的结构

建造者（Builder）模式的主要角色如下：

  • 产品角色（Product）：它是包含多个组成部件的复杂对象，由具体建造者来创建其各个零部件。
  • 抽象建造者（Builder）：它是一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口，通常还包含一个返回复杂产品的方法**GetResult()**。
  • 具体建造者(Concrete Builder）：实现Builder接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。
  • 指挥者（Director）：它调用建造者对象中的部件构造与装配方法完成复杂对象的创建，在指挥者中不涉及具体产品的信息。

其简单结构图如图所示（来自GOF）：

其详细结构图如图所示（Part部分可以定义任意个）：

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可以代入下面的情景理解:
将访问类看做买房子的客户
将产品看做房子
将指挥者看做建筑商
将抽象建造者看做建房的通用流程
将具体建造者1看做户型1的施工队
将具体建造者2看做户型2的施工队
客户买房子,建筑商会根据客户需求安排对应户型的施工队键房。

模式的实现

上图给出了建造者（Builder）模式的主要结构，其相关类的代码如下:

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public class Product
{
    private String partA;
    private String partB;
    private String partC;
    public void SetPartA(String partA)
    {
        this.partA=partA;
    }
    public void SetPartB(String partB)
    {
        this.partB=partB;
    }
    public void SetPartC(String partC)
    {
        this.partC=partC;
    }
    public void Show()
    {
        
    }
}


public abstract class Builder
{
    
    protected Product product=new Product();
    public abstract void BuildPartA();
    public abstract void BuildPartB();
    public abstract void BuildPartC();
    
    public Product GetResult()
    {
        return product;
    }
}


public class ConcreteBuilder1 : Builder
{
    public void BuildPartA()
    {
        product.SetPartA("建造 PartA");
    }
    public void BuildPartB()
    {
        product.SetPartA("建造 PartB");
    }
    public void BuildPartC()
    {
        product.SetPartA("建造 PartC");
    }
}


public class Director
{
    private Builder builder;
    public Director(Builder builder)
    {
        this.builder=builder;
    }
    
    public Product Construct()
    {
        builder.BuildPartA();
        builder.BuildPartB();
        builder.BuildPartC();
        return builder.GetResult();
    }
}


class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Builder builder=new ConcreteBuilder1();
        Director director=new Director(builder);
        Product product=director.Construct();
        product.Show();
        Console.ReadKey();
    }
}

建造者（Builder）模式创建的是复杂对象，其产品的各个部分经常面临着剧烈的变化，但将它们组合在一起的算法却相对稳定，所以它通常在以下场合使用:

  • 创建的对象较复杂，由多个部件构成，各部件面临着复杂的变化，但构件间的建造顺序是稳定的。
  • 创建复杂对象的算法独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式，即产品的构建过程和最终的表示是独立的。

建造者（Builder）模式在应用过程中可以根据需要改变，如果创建的产品种类只有一种，只需要一个具体建造者，这时可以省略掉抽象建造者，甚至可以省略掉指挥者角色。