設計模式 | 建造者模式

阿里雲開發者發表於2023-04-19
設計模式
建造者模式是一種物件建立型模式，它將客戶端與包含多個部件的複雜物件的建立過程分離，客戶端無須知道複雜物件的內部組成部分與裝配方式，只需要知道所需建造者的型別即可。建造者模式關注如何逐步建立一個複雜的物件，不同的建造者定義了不同的建立過程，且具體建造者相互獨立，且更換建造者和增加建造者非常的方便，系統具有較好的擴充套件性。

1 | 建造者模式概述

無論是在現實世界中還是軟體系統中，都存在一些複雜的物件，他們擁有多個組成部分（部件），例如汽車，它包括車輪、方向盤、發動機等多種部件。對於大多數使用者而言，並不知道這些部件的裝配細節，也幾乎不會使用單獨某個部件，而是使用一輛完整的汽車。
思考：面對上面這種場景，如何將這些部件組裝成一輛完整的汽車並返回給使用者，而這種場景恰好就是建造者模式需要解決的問題。建造者模式可以將部件本身和它們的組裝過程分開，關注如何一步步建立一個包含多個組成部分的複雜物件，使用者只需要指定複雜物件的型別即可得到該物件，而無需知道其內部的具體構建細節。

1.1 建造者模式的定義

• 建造者模式：將一個複雜物件的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以建立不同的表示。
• Builder Pattern: Separate the construction of a complex object from its representation so that the same construction process can create different representations.
建造者模式是一種物件建立型模式，它將客戶端與包含多個部件的複雜物件的建立過程分離，客戶端無須知道複雜物件的內部組成部分與裝配方式，只需要知道所需建造者的型別即可。建造者模式關注如何逐步建立一個複雜的物件，不同的建造者定義了不同的建立過程，且具體建造者相互獨立，且更換建造者和增加建造者非常的方便，系統具有較好的擴充套件性。

2 | 建造者模式的結構與實現

2.1 建造者模式的結構

• (1) Builder(抽象建造者)：它為建立一個產品 Product 物件的各個部件指定抽象介面，在該介面中一般宣告兩類方法，一類方法是 BuildPartX() (例如圖6-2中的 BuildPartA()、BuildPartB() 等)，它們用於建立複雜物件的各個部件；另一類方法是GetResult()，它們用於返回複雜物件。Builder既可以是抽象類，也可以是介面。
• (2) ConcreteBuilder(具體建造者)：它實現了 Builder 介面，實現各個部件的具體構造和裝配方法，定義並明確所建立的複雜物件，還可以提供一個方法返回建立好的複雜產品物件(該方法也可由抽象建造者實現)。
• (3) Product(產品)：它是被構建的複雜物件，包含多個組成部件，具體建造者建立該產品的內部表示並定義它的裝配過程。
• (4) Director(指揮者)：指揮者又稱為導演類，它負責安排複雜物件的建造次序，指揮者與抽象建造者之間存在關聯關係，可以在其 Construct() 建造方法中呼叫建造者物件的部件構造與裝配方法，完成複雜物件的建造。客戶端一般只需要與指揮者進行互動，在客戶端確定具體建造者的型別，並例項化具體建造者物件(也可以透過配置檔案和反射機制)，然後透過指揮者類的建構函式或者 Setter 方法將該物件傳入指揮者類中。

2.2 建造者模式的實現

在構建模式的定義中提到了複雜物件，那什麼是複雜物件呢？簡單來說，複雜物件是指包含多個成員變數的物件，這些成員物件也稱為部件或零件。舉例：
• 汽車（複雜物件）包括：方向盤，車燈，發動機，輪胎，座椅等部件；
• 電子郵件（複雜物件）包括：發件人，收件人，主題，內容、附件等部件；
建造者模式的程式碼設計

using System;
namespace BuilderPattern
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Hello BuilderPattern!");
            {
                Builder builder = new ConcreteBuilder1();
                Director director = new Director(builder);
                Product product = director.Construct(); //構建複雜物件
                Console.WriteLine($"【複雜物件】=> PartA:{product.PartA},PartB:{product.PartB},PartC:{product.PartC}");
            }
        }
    }
    #region BuilderPattern-Demo
    /// <summary>
    /// 產品
    /// </summary>
    class Product
    {
        public string PartA { get; set; }
        public string PartB { get; set; }
        public string PartC { get; set; }
    }
    /// <summary>
    /// 構建著 & 抽象類
    /// </summary>
    abstract class Builder
    {
        //建立產品物件
        protected readonly Product product = new Product();
        public abstract void BuildPartA();
        public abstract void BuildPartB();
        public abstract void BuildPartC();
        /// <summary>
        /// 返回產品物件
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public Product GetResult()
        {
            return product;
        }
    }
    /// <summary>
    /// 具體構建者
    /// </summary>
    class ConcreteBuilder1 : Builder
    {
        public override void BuildPartA()
        {
            product.PartA = "A1";
        }
        public override void BuildPartB()
        {
            product.PartB = "B1";
        }
        public override void BuildPartC()
        {
            product.PartC = "C1";
        }
    }
    /// <summary>
    /// 指揮者
    /// </summary>
    class Director
    {
        private Builder _builder;
        public Director(Builder builder)
        {
            _builder = builder;
        }
        public void SetBuilder(Builder builder)
        {
            _builder = builder;
        }
        /// <summary>
        /// 產品構建與組裝方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public Product Construct()
        {
            _builder.BuildPartA();
            _builder.BuildPartB();
            _builder.BuildPartC();
            return _builder.GetResult();
        }
    }
    #endregion
}

在指揮者類中可以注入一個抽象建造者型別的物件，它提供了一個建造者方法 Construct() ，在該方法中呼叫了 builder 物件的構造部件的方法，最後返回一個產品物件。

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