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建造者模式-Build Patern(转-吕震宇)

热度:2   发布时间:2023-12-08 02:42:22.0

一、 建造者(Builder)模式

建造者模式可以将一个产品的内部表象与产品的生成过程分割开来,从而可以使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。

对象性质的建造

有些情况下,一个对象会有一些重要的性质,在它们没有恰当的值之前,对象不能作为一个完整的产品使用。比如,一个电子邮件有发件人地址、收件人地址、主题、内容、附录等部分,而在最起码的收件人地址未被赋值之前,这个电子邮件不能发出。

有些情况下,一个对象的一些性质必须按照某个顺序赋值才有意义。在某个性质没有赋值之前,另一个性质则无法赋值。这些情况使得性质本身的建造涉及到复杂的商业逻辑。

这时候,此对象相当于一个有待建造的产品,而对象的这些性质相当于产品的零件,建造产品的过程就是组合零件的过程。由于组合零件的过程很复杂,因此,这些"零件"的组合过程往往被"外部化"到一个称作建造者的对象里,建造者返还给客户端的是一个全部零件都建造完毕的产品对象。

命名的考虑

之所以使用"建造者"而没有用"生成器"就是因为用零件生产产品,"建造"更为合适,"创建"或"生成"不太恰当。


二、 Builder模式的结构:

 

建造者(Builder)角色:给出一个抽象接口,以规范产品对象的各个组成成分的建造。一般而言,此接口独立于应用程序的商业逻辑。模式中直接创建产品对象的是具体建造者(ConcreteBuilder)角色。具体建造者类必须实现这个接口所要求的方法:一个是建造方法,另一个是结果返还方法。

具体建造者(Concrete Builder)角色:担任这个角色的是于应用程序紧密相关的类,它们在应用程序调用下创建产品实例。这个角色主要完成的任务包括:

  • 实现Builder角色提供的接口,一步一步完成创建产品实例的过程。
  • 在建造过程完成后,提供产品的实例。

指导者(Director)角色:担任这个角色的类调用具体建造者角色以创建产品对象。导演者并没有产品类的具体知识,真正拥有产品类的具体知识的是具体建造者对象。

产品(Product)角色:产品便是建造中的复杂对象。

指导者角色是于客户端打交道的角色。导演者角色将客户端创建产品的请求划分为对各个零件的建造请求,再将这些请求委派给具体建造者角色。具体建造者角色是做具体建造工作的,但却不为客户端所知。


三、 程序举例:

该程序演示了Builder模式一步一步完成构件复杂产品的过程。用户可以控制生成过程以及生成不同对象。

//  Builder pattern -- Structural example  

using  System;
using  System.Collections;

//  "Director"
class  Director
{
  
// Methods
  public void Construct( Builder builder )
  
{
    builder.BuildPartA();
    builder.BuildPartB();
  }

}


//  "Builder"
abstract   class  Builder
{
  
// Methods
  abstract public void BuildPartA();
  
abstract public void BuildPartB();
  
abstract public Product GetResult();
}


//  "ConcreteBuilder1"
class  ConcreteBuilder1 : Builder
{
  
// Fields
  private Product product;

  
// Methods
  override public void BuildPartA()
  
{
    product 
= new Product();
    product.Add( 
"PartA" );
  }


  
override public void BuildPartB()
  
{
    product.Add( 
"PartB" );
  }


  
override public Product GetResult()
  
{
    
return product;
  }

}


//  "ConcreteBuilder2"
class  ConcreteBuilder2 : Builder
{
  
// Fields
  private Product product;

  
// Methods
  override public void BuildPartA()
  
{
    product 
= new Product();
    product.Add( 
"PartX" );
  }


  
override public void BuildPartB()
  
{
    product.Add( 
"PartY" );
  }


  
override public Product GetResult()
  
{
    
return product;
  }

}


//  "Product"
class  Product
{
  
// Fields
  ArrayList parts = new ArrayList();
 
  
// Methods
  public void Add( string part )
  
{
    parts.Add( part );
  }


  
public void Show()
  
{
    Console.WriteLine( 
" Product Parts -------" );
    
foreachstring part in parts )
      Console.WriteLine( part );
  }

}


/// <summary>
/// Client test
/// </summary>

public   class  Client
{
  
public static void Main( string[] args )
  
{
    
// Create director and builders
    Director director = new Director( );

    Builder b1 
= new ConcreteBuilder1();
    Builder b2 
= new ConcreteBuilder2();

    
// Construct two products
    director.Construct( b1 );
    Product p1 
= b1.GetResult();
    p1.Show();

    director.Construct( b2 );
    Product p2 
= b2.GetResult();
    p2.Show();
  }

}



四、 建造者模式的活动序列:

客户端负责创建指导者和具体建造者对象。然后,客户把具体建造者对象交给指导者。客户一声令下,指导者操纵建造者开始创建产品。当产品创建完成后,建造者把产品返还给客户端。


五、 建造者模式的实现:

下面的程序代码演示了Shop对象使用VehicleBuilders来建造不同的交通工具。该例子使用了Builder模式顺序建造交通工具的不同部分。

//  Builder pattern -- Real World example  

using  System;
using  System.Collections;

//  "Director"
class  Shop
{
  
// Methods
  public void Construct( VehicleBuilder vehicleBuilder )
  
{
    vehicleBuilder.BuildFrame();
    vehicleBuilder.BuildEngine();
    vehicleBuilder.BuildWheels();
    vehicleBuilder.BuildDoors();
  }

}


//  "Builder"
abstract   class  VehicleBuilder
{
  
// Fields
  protected Vehicle vehicle;

  
// Properties
  public Vehicle Vehicle
  
{
    
getreturn vehicle; }
  }


  
// Methods
  abstract public void BuildFrame();
  
abstract public void BuildEngine();
  
abstract public void BuildWheels();
  
abstract public void BuildDoors();
}


//  "ConcreteBuilder1"
class  MotorCycleBuilder : VehicleBuilder
{
  
// Methods
  override public void BuildFrame()
  
{
    vehicle 
= new Vehicle( "MotorCycle" );
    vehicle[ 
"frame" ] = "MotorCycle Frame";
  }


  
override public void BuildEngine()
  
{
    vehicle[ 
"engine" ] = "500 cc";
  }


  
override public void BuildWheels()
  
{
    vehicle[ 
"wheels" ] = "2";
  }


  
override public void BuildDoors()
  
{
    vehicle[ 
"doors" ] = "0";
  }

}


//  "ConcreteBuilder2"
class  CarBuilder : VehicleBuilder
{
  
// Methods
  override public void BuildFrame()
  
{
    vehicle 
= new Vehicle( "Car" );
    vehicle[ 
"frame" ] = "Car Frame";
  }


  
override public void BuildEngine()
  
{
    vehicle[ 
"engine" ] = "2500 cc";
  }


  
override public void BuildWheels()
  
{
    vehicle[ 
"wheels" ] = "4";
  }


  
override public void BuildDoors()
  
{
    vehicle[ 
"doors" ] = "4";
  }

}


//  "ConcreteBuilder3"
class  ScooterBuilder : VehicleBuilder
{
  
// Methods
  override public void BuildFrame()
  
{
    vehicle 
= new Vehicle( "Scooter" );
    vehicle[ 
"frame" ] = "Scooter Frame";
  }


  
override public void BuildEngine()
  
{
    vehicle[ 
"engine" ] = "none";
  }


  
override public void BuildWheels()
  
{
    vehicle[ 
"wheels" ] = "2";
  }


  
override public void BuildDoors()
  
{
    vehicle[ 
"doors" ] = "0";
  }

}


//  "Product"
class  Vehicle
{
  
// Fields
  private string type;
  
private Hashtable parts = new Hashtable();

  
// Constructors
  public Vehicle( string type )
  
{
    
this.type = type;
  }


  
// Indexers
  public object thisstring key ]
  
{
    
getreturn parts[ key ]; }
    
set{ parts[ key ] = value; }
  }


  
// Methods
  public void Show()
  
{
    Console.WriteLine( 
" ---------------------------");
    Console.WriteLine( 
"Vehicle Type: "+ type );
    Console.WriteLine( 
" Frame : " + parts[ "frame" ] );
    Console.WriteLine( 
" Engine : "+ parts[ "engine"] );
    Console.WriteLine( 
" #Wheels: "+ parts[ "wheels"] );
    Console.WriteLine( 
" #Doors : "+ parts[ "doors" ] );
  }

}


/// <summary>
/// BuilderApp test
/// </summary>

public   class  BuilderApp
{
  
public static void Main( string[] args )
  
{
    
// Create shop and vehicle builders
    Shop shop = new Shop();
    VehicleBuilder b1 
= new ScooterBuilder();
    VehicleBuilder b2 
= new CarBuilder();
    VehicleBuilder b3 
= new MotorCycleBuilder();

    
// Construct and display vehicles
    shop.Construct( b1 );
    b1.Vehicle.Show();

    shop.Construct( b2 );
    b2.Vehicle.Show();

    shop.Construct( b3 );
    b3.Vehicle.Show();
  }

}


六、 建造者模式的演化

建造者模式在使用的过程中可以演化出多种形式。

省略抽象建造者角色

如果系统中只需要一个具体建造者的话,可以省略掉抽象建造者。这时代码可能如下:

//  "Director"
class  Director
{
  
private ConcreteBuilder builder;

  
// Methods
  public void Construct()
  
{
    builder.BuildPartA();
    builder.BuildPartB();
  }

}


省略指导者角色

在具体建造者只有一个的情况下,如果抽象建造者角色已经被省略掉,那么还可以省略掉指导者角色。让Builder角色自己扮演指导者与建造者双重角色。这时代码可能如下:

public   class  Builder
{
  
private Product product = new Product();

  
public void BuildPartA()
  

    
//Some code here
  }


  
public void BuildPartB()
  
{
    
//Some code here
  }


  
public Product GetResult()
  
{
    
return product;
  }


  
public void Construct()
  
{
    BuildPartA();
    BuildPartB();
  }

}

同时,客户端也需要进行相应的调整,如下:

public   class  Client
{
  
private static Builder builder;

  
public static void Main()
  
{
    builder 
= new Builder();
    builder.Construct();
    Product product 
= builder.GetResult();
  }

}

C#中的StringBuilder就是这样一个例子。


七、 在什么情况下使用建造者模式

以下情况应当使用建造者模式:

1、 需要生成的产品对象有复杂的内部结构。
2、 需要生成的产品对象的属性相互依赖,建造者模式可以强迫生成顺序。
3、 在对象创建过程中会使用到系统中的一些其它对象,这些对象在产品对象的创建过程中不易得到。

使用建造者模式主要有以下效果:

1、 建造模式的使用使得产品的内部表象可以独立的变化。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。
2、 每一个Builder都相对独立,而与其它的Builder无关。
3、 模式所建造的最终产品更易于控制。

 


 

参考文献:
阎宏,《Java与模式》,电子工业出版社
[美]James W. Cooper,《C#设计模式》,电子工业出版社
[美]Alan Shalloway  James R. Trott,《Design Patterns Explained》,中国电力出版社
[美]Robert C. Martin,《敏捷软件开发-原则、模式与实践》,清华大学出版社
[美]Don Box, Chris Sells,《.NET本质论 第1卷:公共语言运行库》,中国电力出版社

 
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