创建型模式之建造者

建造者（Builder）模式的定义：指将一个复杂对象的构造与它的表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示，这样的设计模式被称为建造者模式。它是将一个复杂的对象分解为多个简单的对象，然后一步一步构建而成。它将变与不变相分离，即产品的组成部分是不变的，但每一部分是可以灵活选择的。建造者（Builder）模式在应用过程中可以根据需要改变，如果创建的产品种类只有一种，只需要一个具体建造者，这时可以省略掉抽象建造者，甚至可以省略掉指挥者角色。

目录

• 定义与特点
• 结构与实现
  • 模式的结构
  • 模式的实现
• 应用场景
• 模式的扩展

在软件开发过程中有时需要创建一个复杂的对象，这个复杂对象通常由多个子部件按一定的步骤组合而成（如计算机、角色模型），只有建造者模式可以很好地描述该类产品的创建。

定义与特点

建造者（Builder）模式的定义：指将一个复杂对象的构造与它的表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示，这样的设计模式被称为建造者模式。

它是将一个复杂的对象分解为多个简单的对象，然后一步一步构建而成。它将变与不变相分离，即产品的组成部分是不变的，但每一部分是可以灵活选择的。

该模式的主要优点如下：

• 各个具体的建造者相互独立，有利于系统的扩展。
• 客户端不必知道产品内部组成的细节，便于控制细节风险。

其缺点如下：

• 产品的组成部分必须相同，这限制了其使用范围。
• 如果产品的内部变化复杂，该模式会增加很多的建造者类。

建造者（Builder）模式和工厂模式的关注点不同：建造者模式注重零部件的组装过程，而工厂方法模式更注重零部件的创建过程，但两者可以结合使用。

结构与实现

建造者（Builder）模式由产品、抽象建造者、具体建造者、指挥者等 4 个要素构成。

模式的结构

建造者（Builder）模式的主要角色如下：

• 产品角色（Product）：它是包含多个组成部件的复杂对象，由具体建造者来创建其各个零部件。
• 抽象建造者（Builder）：它是一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口，通常还包含一个返回复杂产品的方法GetResult()。
• 具体建造者(Concrete Builder）：实现Builder接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。
• 指挥者（Director）：它调用建造者对象中的部件构造与装配方法完成复杂对象的创建，在指挥者中不涉及具体产品的信息。

其简单结构图如图所示（来自GOF）：

其详细结构图如图所示（Part部分可以定义任意个）：

可以代入下面的情景理解:将访问类看做买房子的客户将产品看做房子将指挥者看做建筑商将抽象建造者看做建房的通用流程将具体建造者1看做户型1的施工队将具体建造者2看做户型2的施工队客户买房子,建筑商会根据客户需求安排对应户型的施工队键房。

模式的实现

上图给出了建造者（Builder）模式的主要结构，其相关类的代码如下:

//产品角色：包含多个组成部件的复杂对象。public class Product{ private String partA; private String partB; private String partC; public void SetPartA(String partA) {  this.partA=partA; } public void SetPartB(String partB) {  this.partB=partB; } public void SetPartC(String partC) {  this.partC=partC; } public void Show() {  //显示产品的特性 }}//抽象建造者：包含创建产品各个子部件的抽象方法。public abstract class Builder{ //创建产品对象 protected Product product=new Product(); public abstract void BuildPartA(); public abstract void BuildPartB(); public abstract void BuildPartC(); //返回产品对象 public Product GetResult() {  return product; }}//具体建造者：实现了抽象建造者接口。public class ConcreteBuilder1 : Builder{ public void BuildPartA() {  product.SetPartA("建造 PartA"); } public void BuildPartB() {  product.SetPartA("建造 PartB"); } public void BuildPartC() {  product.SetPartA("建造 PartC"); }}//指挥者：调用建造者中的方法完成复杂对象的创建。public class Director{ private Builder builder; public Director(Builder builder) {  this.builder=builder; } //产品构建与组装方法 public Product Construct() {  builder.BuildPartA();  builder.BuildPartB();  builder.BuildPartC();  return builder.GetResult(); }}//访问类class Program{ static void Main(string[] args) {  Builder builder=new ConcreteBuilder1();  Director director=new Director(builder);  Product product=director.Construct();  product.Show();  Console.ReadKey(); }}

应用场景

建造者（Builder）模式创建的是复杂对象，其产品的各个部分经常面临着剧烈的变化，但将它们组合在一起的算法却相对稳定，所以它通常在以下场合使用:

• 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。

模式的扩展

建造者（Builder）模式在应用过程中可以根据需要改变，如果创建的产品种类只有一种，只需要一个具体建造者，这时可以省略掉抽象建造者，甚至可以省略掉指挥者角色。

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