Builder

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。

    // "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 -------");            foreach (string part in parts)                Console.WriteLine(part);        }    }    /**/    /// <summary>    /// Client test    /// </summary>    public class Client3    {        public  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。

    // "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        {            get { return 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 this[string key]        {            get { return 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 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。

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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

转载自http://www.cnblogs.com/zhenyulu/articles/37378.html