C#42、什么是建造者设计模式

建造者设计模式（Builder Design Pattern） 是一种 创建型设计模式，它的核心目标是：

将一个复杂对象的构建过程与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

简单说：当你需要创建一个有很多可选参数或步骤的对象时，用建造者模式可以让代码更清晰、安全、易读。

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🧱 为什么需要建造者模式？

❌ 问题：传统方式创建复杂对象很痛苦

假设你要创建一个 Product 对象，它有 10 个属性，其中 5 个是可选的：

方式1：多构造函数（"重叠构造函数"反模式）

public Product(string name) { ... }
public Product(string name, string color) { ... }
public Product(string name, string color, int size) { ... }
// ... 组合爆炸！难以维护

方式2：setter 方法（但对象可能处于不一致状态）

var product = new Product();
product.Name = "Laptop";
product.Color = "Silver";
// 忘记设置 Price？对象不完整！

方式3：巨型构造函数（参数太多，易错）

new Product("Laptop", "Silver", null, 15, true, false, "Intel", ...); // 谁看得懂？

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✅ 建造者模式如何解决？

它引入一个 "建造者（Builder）" 类，提供 链式调用（Fluent Interface） 的方式逐步设置属性，最后调用 Build() 创建最终对象。

🔧 核心角色：

角色	说明
Product（产品）	要创建的复杂对象
Builder（抽象建造者）	定义创建各部分的接口（C# 中常用接口或抽象类）
ConcreteBuilder（具体建造者）	实现 Builder，负责组装 Product
Director（指挥者，可选）	封装固定的构建流程（非必须）

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✅ C# 示例：建造一台电脑

1️⃣ 产品类（不可变推荐）

public class Computer
{
    public string CPU { get; }
    public string RAM { get; }
    public string Storage { get; }
    public bool HasGPU { get; }

    // 私有构造函数，只能通过 Builder 创建
    private Computer(ComputerBuilder builder)
    {
        CPU = builder.CPU;
        RAM = builder.RAM;
        Storage = builder.Storage;
        HasGPU = builder.HasGPU;
    }

    // 嵌套 Builder 类（常见做法）
    public class Builder
    {
        public string CPU { get; private set; }
        public string RAM { get; private set; }
        public string Storage { get; private set; }
        public bool HasGPU { get; private set; }

        public Builder SetCPU(string cpu)
        {
            CPU = cpu;
            return this; // 支持链式调用
        }

        public Builder SetRAM(string ram)
        {
            RAM = ram;
            return this;
        }

        public Builder SetStorage(string storage)
        {
            Storage = storage;
            return this;
        }

        public Builder WithGPU(bool hasGpu = true)
        {
            HasGPU = hasGpu;
            return this;
        }

        public Computer Build()
        {
            // 可在此添加验证逻辑
            if (string.IsNullOrEmpty(CPU))
                throw new InvalidOperationException("CPU is required");

            return new Computer(this);
        }
    }
}

2️⃣ 使用建造者（清爽！）

var gamingPC = new Computer.Builder()
    .SetCPU("Intel i9")
    .SetRAM("32GB DDR5")
    .SetStorage("2TB NVMe SSD")
    .WithGPU(true)
    .Build();

var officePC = new Computer.Builder()
    .SetCPU("Intel i5")
    .SetRAM("16GB DDR4")
    .SetStorage("512GB SSD")
    // 不调用 WithGPU，默认 false
    .Build();

✅ 优点：

• 代码可读性强（像自然语言）
• 参数顺序无关
• 可选参数灵活
• 最终对象可以是不可变的（线程安全）
• 构建过程可加验证

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🆚 建造者 vs 其他模式

模式	适用场景
建造者（Builder）	对象有多个可选组成部分，构建过程复杂
工厂（Factory）	根据条件创建不同子类实例 （如 CreateCar("BMW")）
原型（Prototype）	通过复制现有对象来创建新对象

💡 建造者关注"怎么一步步构建一个复杂对象 "，工厂关注"该返回哪个具体类型"。

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✅ 真实应用场景

1. StringBuilder（名字就体现了！）

   var sb = new StringBuilder();
   sb.Append("Hello").Append(" ").Append("World");
   string result = sb.ToString(); // Build!

2. ASP.NET Core 配置

   var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
   builder.Services.AddControllers();
   builder.Configuration.AddJsonFile("appsettings.json");
   var app = builder.Build(); // 最终构建 WebApplication

3. HTTP 客户端构建

   var client = new HttpClientBuilder()
       .WithBaseAddress("https://api.example.com")
       .WithTimeout(TimeSpan.FromSeconds(30))
       .WithRetryPolicy(3)
       .Build();

4. SQL 查询构建器

   var query = SqlBuilder.Select("Id, Name")
                        .From("Users")
                        .Where("Age > @age")
                        .OrderBy("Name")
                        .Build();

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⚠️ 注意事项

• 不要过度使用：如果对象只有 2~3 个参数，直接用构造函数更简单。
• Builder 类通常作为 Product 的嵌套类（如上面示例），保持封装性。
• 最终对象建议设计为不可变（只读属性），提高安全性。

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✅ 小结

关键点	说明
目的	分离复杂对象的构建与表示
核心	用 Builder 逐步设置属性，最后 Build()
优势	链式调用、可读性强、支持可选参数、对象可不可变
适用	对象有很多可选配置项（如配置、文档、UI 组件等

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问题

使用建造者设计模式的好处是什么？

它允许逐步构建对象，有助于将复杂的构建逻辑封装在单独的类中。

缺点是什么

他需要大量额外的代码，许多构建的类的代码

with关键字有什么作用

它用于创建具有某些特定字段或字段设置为新值的记录副本