C#设计模式(5)-建造者模式

引言

上一篇介绍了设计模式中的抽象工厂模式-C#设计模式(3)-抽象工厂模式，本篇将介绍建造者模式；

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建造者模式简介

建造者模式是将一个复杂对象的构建与表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

在软件系统中，有时候会面临着“一个复杂对象”的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂的对象的各个部分可能面临着剧烈的变化，但是把他们组合在一起的算法很稳定。提供一种“封装机制”来隔离出“复杂对象的各个部分”的变化，从而保持系统中的“稳定构建算法”不随着需求的改变而改变。

实例场景

对于软件公司来讲，公司有研发人员和非研发人员（包括行政人员、管理人员等），每次入职新人，公司的IT人员就需要给新员工配一台电脑，但不同员工需要不同的配置的电脑，研发人员需要配置较高一点的电脑，行政人员需要的配置要求就没那么高；当然需要的配置可能很多，如安装公司用来游戏比赛时用的电脑、UE工程师使用的电脑、做视频用等等需要的配置可能都一样；这里我们仅以研发用电脑、办公用电脑为例；

但无论配置高低都需要给入职人员配置一台新电脑；下面我们用该场景讲解一下建造者模式；

实例代码

类图

建造者

建造者抽象类，这里讲安装电脑的过程标准化

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace BuilderPattern
{
    /// <summary>
    /// 抽象安装电脑过程
    /// </summary>
    public abstract class ComputerBuilder
    {
        /// <summary>
        /// 安装内存条
        /// </summary>
        public abstract void SetupMemory();
        /// <summary>
        /// 安装硬盘
        /// </summary>
        public abstract void SetupHarddisk();
        /// <summary>
        /// 安装操作系统
        /// </summary>
        public abstract void SetupOperatingSystem();

        //安装电脑还需要其它很多步骤，如安装CPU、主板等等，这里不全部列举

    }
}

如果安装研发人员使用的电脑

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace BuilderPattern
{
    /// <summary>
    /// 安装研发人员使用电脑
    /// </summary>
   public class DevelopmentComputerBuilder:ComputerBuilder
    {
        /// <summary>
        /// 安装内存
        /// </summary>
        public override void SetupMemory()
        {
            Console.WriteLine("安装一个12G内存条（开发机内存需要配置大一点）");
        }
        /// <summary>
        /// 安装硬盘
        /// </summary>
        public override void SetupHarddisk()
        {
            Console.WriteLine("安装一个1T硬盘");
        }
        /// <summary>
        /// 安装操作系统
        /// </summary>
        public override void SetupOperatingSystem()
        {
            Console.WriteLine("安装WIN7系统（开发机需要安装各种开发工具，win7系统较稳定）");
        }
    }
}

如果安装普通办公使用的电脑

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace BuilderPattern
{
    /// <summary>
    /// 安装普通办公电脑
    /// </summary>
    public class OfficeComputerBuilder:ComputerBuilder
    {
        /// <summary>
        /// 安装内存
        /// </summary>
        public override void SetupMemory()
        {
            Console.WriteLine("安装一个4G内存条");
        }
        /// <summary>
        /// 安装硬盘
        /// </summary>
        public override void SetupHarddisk()
        {
            Console.WriteLine("安装500G硬盘");
        }
        /// <summary>
        /// 安装操作系统
        /// </summary>
        public override void SetupOperatingSystem()
        {
            Console.WriteLine("安装WIN10系统");
        }
    }
}

当然需要的配置可能很多，如安装公司用来游戏比赛时用的电脑、UE工程师使用的电脑、做视频用等等需要的配置可能都一样；这里不一 一列举；

指挥者

指挥者类的目的就是根据使用人需求的不同来安装电脑，而使用人或者用户不需要知道安装的过程，而这里面的每一个步骤都是必须的；

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace BuilderPattern
{
    class ComputerDirector
    {
        public void ConstructComputer(ComputerBuilder builder)
        {
            //安装内存条
            builder.SetupMemory();
            //安装硬盘
            builder.SetupHarddisk();
            //安装操作系统
            builder.SetupOperatingSystem();
        }
    }
}

业务调用

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace BuilderPattern
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("----------------开始安装电脑-------------------------------------");
            //研发人员使用电脑安装 建造者
            ComputerBuilder builder = new DevelopmentComputerBuilder();
            //普通办公使用电脑安装 建造者
            //ComputerBuilder builder = new OfficeComputerBuilder();
            ComputerDirector director = new ComputerDirector();
            director.ConstructComputer(builder);
            Console.WriteLine("----------------安装完成--------------------------------");
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

如果安装研发使用电脑，运行结果如下

如果安装普通办公使用电脑，运行结果如下

建造者模式结构图

本文实例中：

Builder就是安装电脑的抽象类 ；

ConstructBuilder为具体的建造者，就是上述的办公用电脑安装、研发用电脑安装；均具体实现了电脑安装抽象类；

Product产品就是具体的电脑；

Derictor，指挥者，上述示例即根据用户具体的需求安装不同配置的电脑；

总结

适用场景

1、需要生成的产品对象有复杂的内部结构，这些产品对象通常包含多个成员属性。 
 2、隔离复杂对象的创建和使用，并使得相同的创建过程可以创建不同的产品。

建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，则不适合使用建造者模式。

优缺点

优点：

    建造者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。

将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中，使得创建过程更加清晰，使得我们能够更加精确的控制复杂对象的产生过程。

每一个Builder都相对独立，而与其它的Builder无关（一个产品有一个Builder相对应），可以很方便的增加或替换建造者。

缺点：

建造者的缺点在与如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大，这样这个模式就不适用。