c#设计模式-创建型模式之建造者模式

简介：

将一个复杂对象的构建与表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。提供了一种创建对象的最佳方式。一个 Builder 类会一步一步构造最终的对象。该 Builder 类是独立于其他对象的。意图是将一个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。

建造者模式的核心思想就是将一个复杂对象的构建与其表示分离，让用户只需要关注需要构造的对象的属性即可。这样用户不需要知道对象的内部实现细节，只需要通过Builder提供的接口方法来设置对象属性，就可以得到一个完整的对象。

建造者（ Builder ）模式包含如下角色：

抽象建造者类（Builder）：这个接口规定要实现复杂对象的那些部分的创建，并不涉及具体的部件对象的创建。
具体建造者类（ConcreteBuilder）：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。在构造过程完成后，提供产品的实例。
产品类（Product）：要创建的复杂对象。
指挥者类（Director）：调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指导者中不涉及具体产品的信息，只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。

代码演示

我们使用代码来演示一下，使用建造者方式创建自行车

首先创建一个Bike类，给自行车提供三个属性，车篮、架子、座包

public class Bike
{
    public string basket { get; set; }
    public string frame { get; set; }
    public string seat { get; set; }
}

抽象建造者类（Builder）

在这里将bike实例化了，还有三个抽象方法，分别构建车篮、架子、座包，因为builder调用具体建造者来创建，具体业务我们在实现类里重写方法。

public abstract class Builder
{
    protected Bike mBike = new Bike();

    public abstract void buildBasket();

    public abstract void buildFrame();

    public abstract void buildSeat();

    public Bike createBike()
    {
        return mBike;
    }
}

具体建造者类（ConcreteBuilder）

这里写了两个实现类，用于创建不同的自行车

//山地自行车
public class MountainBuilder : Builder
{
    public override void buildBasket()
    {
        mBike.basket = "蓝色车篮";
    }

    public override void buildFrame()
    {
        mBike.frame = "铝合金车架";
    }

    public override void buildSeat()
    {
        mBike.seat = "橡胶车座";
    }
}

//公路自行车
public class RoadBuilder : Builder
{
    public override void buildBasket()
    {
        mBike.basket = "黑色车篮";
    }

    public override void buildFrame()
    {
        mBike.frame = "碳纤维车架";
    }

    public override void buildSeat()
    {
        mBike.seat = "海绵车座";
    }
}

指挥者类（Director）

负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建，这里根据传进来的builder实现类，依次调用他们的build方法。

public class Director
{
    private Builder _builder;

    public Director(Builder builder)
    {
        _builder = builder;
    }

    public Bike construct()
    {
        _builder.buildBasket();
        _builder.buildFrame();
        _builder.buildSeat();
        return _builder.createBike();
    }
}

测试一下

创建一个Director实例，参数中带一个公路车实例，调用他的construct方法，就可以得到一辆公路车

    public static void Main(string[] args)
    {
        var director = new Director(new RoadBuilder());
        Bike bike = director.construct();
        Console.WriteLine($"车篮：{bike.basket};  车架：{bike.frame};  车座：{bike.seat}");
    }

如果想换成山地车，只需要将参数换成山地车的实例

var director = new Director(new MountainBuilder());

如果说现在有一个需求，所有使用此建造者模式创建的自行车都需要把自行车去掉，我们只需要在指挥者类Director中去掉对应的创建车篮方法

这时，所有调用指挥者的construct创建的自行车实例都没有车篮了

总结：

优点：

建造者模式的封装性很好。使用建造者模式可以有效的封装变化，在使用建造者模式的场景中，一般产品类和建造者类是比较稳定的，因此，将主要的业务逻辑封装在指挥者类中对整体而言可以取得比较好的稳定性。
在建造者模式中，客户端不必知道产品内部组成的细节，将产品本身与产品的创建过程解耦，使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象。可以更加精细地控制产品的创建过程。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中，使得创建过程更加清晰，也更方便使用程序来控制创建过程。
建造者模式很容易进行扩展。如果有新的需求，通过实现一个新的建造者类就可以完成，基本上不用修改之前已经测试通过的代码，因此也就不会对原有功能引入风险。符合开闭原则。

缺点：

建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，则不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。

使用场景：

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。