设计模式 4 建造者模式

设计模式 4

创建型模式（5）：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式
结构型模式（7）：适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰者模式、外观模式、享元模式、代理模式
行为型模式（11）：责任链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式、访问者模式

文章目录

[设计模式 4](#设计模式 4)
- [建造者模式（Builder Pattern）](#建造者模式（Builder Pattern）)
- - [1 定义](#1 定义)
  - [2 建造者模式的结构](#2 建造者模式的结构)
  - [3 示例代码](#3 示例代码)
  - [4 特点](#4 特点)
  - [5 适用场景](#5 适用场景)
  - [6 与工厂模式对比](#6 与工厂模式对比)

建造者模式（Builder Pattern）

1 定义

建造者模式将一个复杂对象的构造过程分离出来，使得相同的构造过程可以创建不同的表示。它使用多个简单的对象一步一步构建复杂对象，通过不同的建造者实现不同的构建方式。

2 建造者模式的结构

建造者模式主要包含以下角色：

产品（Product）: 最终要创建的复杂对象。
抽象建造者（Builder）: 定义构造产品的抽象步骤接口。
具体建造者（ConcreteBuilder） : 实现 Builder 接口，构建和装配各个部分。
指挥者（Director） : 负责管理 Builder 接口，按步骤构建产品。

UML 类图

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+-------------------+               +-------------------+
|     Director      |               |      Builder      |
+-------------------+               +-------------------+
| - Construct()     |<------------->| + BuildPart()     |
+-------------------+               +-------------------+
        /|\                                   |
         |                                    |
         |                                    |
         |                            +-------------------+
         |                            | ConcreteBuilder   |
         |                            +-------------------+
         |                            | + BuildPart()     |
         |                            | + GetResult()     |
         |                            +-------------------+
         |
         |
 +------------------+ 
 |     Product      |
 +------------------+
 | + AddPart()      |
 +------------------+

3 示例代码

下面是一个用建造者模式构建复杂对象的示例。在这个例子中，我们通过建造者模式来创建一种复杂的 House 对象，包含多个部分如地基、墙壁和屋顶。

产品类

csharp 复制代码

// 产品：House
public class House
{
    private List<string> parts = new List<string>();

    public void AddPart(string part)
    {
        parts.Add(part);
    }

    public void ShowParts()
    {
        Console.WriteLine("House parts:");
        foreach (var part in parts)
        {
            Console.WriteLine(part);
        }
    }
}

抽象建造者

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// 抽象建造者
public abstract class HouseBuilder
{
    protected House house = new House();

    public abstract void BuildFoundation();
    public abstract void BuildWalls();
    public abstract void BuildRoof();

    public House GetResult()
    {
        return house;
    }
}

具体建造者

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// 具体建造者1：建造木质房屋
public class WoodenHouseBuilder : HouseBuilder
{
    public override void BuildFoundation()
    {
        house.AddPart("Wooden Foundation");
    }

    public override void BuildWalls()
    {
        house.AddPart("Wooden Walls");
    }

    public override void BuildRoof()
    {
        house.AddPart("Wooden Roof");
    }
}

// 具体建造者2：建造石质房屋
public class StoneHouseBuilder : HouseBuilder
{
    public override void BuildFoundation()
    {
        house.AddPart("Stone Foundation");
    }

    public override void BuildWalls()
    {
        house.AddPart("Stone Walls");
    }

    public override void BuildRoof()
    {
        house.AddPart("Stone Roof");
    }
}

指挥者

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// 指挥者
public class ConstructionDirector
{
    private HouseBuilder _houseBuilder;

    public void SetBuilder(HouseBuilder builder)
    {
        _houseBuilder = builder;
    }

    public void ConstructHouse()
    {
        _houseBuilder.BuildFoundation();
        _houseBuilder.BuildWalls();
        _houseBuilder.BuildRoof();
    }
}

客户端代码

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class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var director = new ConstructionDirector();

        // 建造木质房屋
        var woodenHouseBuilder = new WoodenHouseBuilder();
        director.SetBuilder(woodenHouseBuilder);
        director.ConstructHouse();
        House woodenHouse = woodenHouseBuilder.GetResult();
        woodenHouse.ShowParts();

        Console.WriteLine();

        // 建造石质房屋
        var stoneHouseBuilder = new StoneHouseBuilder();
        director.SetBuilder(stoneHouseBuilder);
        director.ConstructHouse();
        House stoneHouse = stoneHouseBuilder.GetResult();
        stoneHouse.ShowParts();
    }
}

4 特点

优点:
- 解耦建造过程和产品表示: 客户端不需要知道构造细节，只需要通过指挥者控制构建过程。
- 代码清晰: 将复杂对象的创建过程一步一步实现，使得代码易于维护和理解。
- 更好的控制: 允许逐步创建产品，使得每个部分的构建步骤可以独立变化。
缺点:
- 产品类型过多: 如果有很多不同的产品类型，可能会导致建造者类的数量过多，增加系统复杂性。
- 难以支持变化: 如果产品的构建步骤发生变化，所有具体建造者都需要修改，难以适应变化。

5 适用场景

构建复杂对象: 当一个对象包含多个部分且构建过程复杂时，使用建造者模式。
相同的构建过程，创建不同的表示: 当构建过程相同，但不同的具体建造者可以构建不同表示的对象时。
分步骤创建对象: 当需要通过多个步骤来创建一个对象，并且这些步骤可能会有所变化时。

6 与工厂模式对比

与工厂模式的区别: 工厂模式关注的是创建单个产品对象，而建造者模式关注的是通过多个步骤构建复杂对象。
与抽象工厂模式的区别: 抽象工厂模式提供了一系列相关对象的创建，而建造者模式则更关注构建过程的控制。

建造者模式非常适合在创建复杂对象时使用，尤其是在构建步骤明确且需要控制构建过程的情况下。