【23种设计模式】建造者模式(四)

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所属分类:.NET技术
摘要

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。


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。

【23种设计模式】建造者模式(四)

建造者模式代码实现

【23种设计模式】建造者模式(四)

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

【23种设计模式】建造者模式(四)

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。