设计模式的艺术之道--建造者模式
2017-12-05 21:54
274 查看
设计模式的艺术之道–建造者模式
声明:本系列为刘伟老师博客内容总结(http://blog.csdn.net/lovelion),博客中有完整的设计模式的相关博文,以及作者的出版书籍推荐本系列内容思路分析借鉴了刘伟老师的博文内容,同时改用C#代码进行代码的演示和分析(Java资料过多 C#表示默哀).
本系列全部源码均在文末地址给出。
本系列开始讲解创建型模式,顾名思义,这类模式主要是为了解决类的创建问题。
创建型模式(Creational Pattern)关注对象的创建过程。分析你怎么来的
创建型模式对类的实例化过程进行了抽象,对用户隐藏了类的实例的创建细节。客户不知道你怎么来的
创建型模式描述如何将对象的创建和使用分离,让用户在使用对象时无须关心对象的创建细节。你用就行,别管我怎么来的。
创建型模式关注点 创建什么(What) 由谁创建(Who) 何时创建(When)
6种常见的创建型模式
建造者模式
小王是个动手能力极强的理工男,某天他需要一把锤子,自己去磨了一把,某天他需要一个凳子,他自己用木材割了一个,小红对他爱慕不已,想问他要一个宝马汽车?请问小王该怎么办?当然是提钱去买?自己也做不来啊。由此引出了建造者模式,表达一个复杂对象的创建过程。1.1定义
建造者模式 (Builder Pattern):将一个复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。小王为小红买了宝马汽车,小红整体满意,但是具体的细节需求还可能不同,座位要换真皮的,引擎要换AE86的,轮胎要换抓地力强的,没想到小红是个飙车司机,小王这下可犯了难。
小王自己也不懂,请了一个汽车建造大师来让他负责汽车制造。(更应该叫做指挥建造者模式)
在建造者模式的定义中提到了复杂对象,那么什么是复杂对象?
简单来说,复杂对象是指那些包含多个成员属性的对象,这些成员属性也称为部件或零件,如汽车包括方向盘、发动机、轮胎等部件,电子邮件包括发件人、收件人、主题、内容、附件等部件
1.2情景实例
问题描述
游戏角色设计菜鸟软件公司全面发展,涉及了游戏行业,近日公司一款需要开发人物随你捏的游戏。人物有不同的种族,并且每个部位都可以玩家自由进行捏造选择。如性别、脸型、服装、发型等外部特性都有所差异。
菜鸟软件公司决定开发一个角色创建系统,可以创建不同类型的角色并可以灵活增加新的角色。
初步思路
无论是何种造型的游戏角色,它的创建步骤都大同小异,都需要逐步创建其组成部分,再将各组成部分装配成一个完整的游戏角色。如何一步步创建一个包含多个组成部分的复杂对象,建造者模式为解决此类问题而诞生。让一个指挥者去负责角色创建任务的发令,让其他人去负责具体的创建。UML类图
关键源代码
namespace BuilderSample { class Actor { private string type; //角色类型 private string sex; //性别 private string face; //面容 private string costume; //服装 private string hairstyle; //发型 //设置方法省略 } //角色建造者:抽象建造者 abstract class ActorBuilder { protected Actor actor = new Actor(); public abstract void BuildType(); public abstract void BuildSex(); public abstract void BuildFace(); public abstract void BuildCostume(); public abstract void BuildHairstyle(); //工厂方法,返回一个完整的游戏角色对象 public Actor CreateActor() { return actor; } } class HeroBuilder : ActorBuilder { public override void BuildType() { actor.Type = "英雄"; } public override void BuildSex() { actor.Sex = "男"; } public override void BuildFace() { actor.Face = "英俊"; } public override void BuildCostume() { actor.Costume = "盔甲"; } public override void BuildHairstyle() { actor.Hairstyle = "飘逸"; } } class ActorController { //逐步构建复杂产品对象 public Actor Construct(ActorBuilder ab) { Actor actor; ab.BuildType(); ab.BuildSex(); ab.BuildFace(); ab.BuildCostume(); ab.BuildHairstyle(); actor = ab.CreateActor(); return actor; } } class Program { static void Main(string[] args) { ActorBuilder ab; //针对抽象建造者编程 //读取配置文件 string builderType = ConfigurationManager.AppSettings["builder"]; //反射生成对象 ab = (ActorBuilder)Assembly.Load("BuilderSample").CreateInstance(builderType); ActorController ac = new ActorController(); Actor actor; actor = ac.Construct(ab); //通过指挥者创建完整的建造者对象 Console.WriteLine("{0}的外观:",actor.Type); Console.WriteLine("性别:{0}",actor.Sex); Console.WriteLine("面容:{0}",actor.Face); Console.WriteLine("服装:{0}",actor.Costume); Console.WriteLine("发型:{0}",actor.Hairstyle); Console.Read(); } } }
关于指挥者的进一步讨论
1.省略Director为了简化系统结构,可以将Director和抽象建造者Builder进行合并,在Builder中提供逐步构建复杂产品对象的construct()方法。由于Builder类通常为抽象类,因此可以将construct()方法定义为静态(static)方法。
核心代码
abstract class ActorBuilder { protected static Actor actor = new Actor(); public abstract void BuildType(); public abstract void BuildSex(); public abstract void BuildFace(); public abstract void BuildCostume(); public abstract void BuildHairstyle(); public static Actor Construct(ActorBuilder ab) { ab.BuildType(); ab.BuildSex(); ab.BuildFace(); ab.BuildCostume(); ab.BuildHairstyle(); return actor; } //客户端修改 不能运行这代码 运行代码看下载的源代码 ActorBuilder ab; //针对抽象建造者编程 //读取配置文件 string builderType = ConfigurationManager.AppSettings["builder"]; //反射生成对象 ab = (ActorBuilder)Assembly.Load("BuilderExtend1").CreateInstance(builderType); Actor actor; actor = ActorBuilder.Construct(ab); //通过指挥者创建完整的建造者对象 }
2.省略Director进一步优化
可以将construct()方法的参数去掉,直接在Construct()方法中调用BuildPartX()方法。
核心代码
abstract class ActorBuilder { protected static Actor actor = new Actor(); public abstract void BuildType(); public abstract void BuildSex(); public abstract void BuildFace(); public abstract void BuildCostume(); public abstract void BuildHairstyle(); public Actor Construct() { this.BuildType(); this.BuildSex(); this.BuildFace(); this.BuildCostume(); this.BuildHairstyle(); return actor; } //客户端修改 不能运行这代码 运行代码看下载的源代码 ActorBuilder ab; //针对抽象建造者编程 //读取配置文件 string builderType = ConfigurationManager.AppSettings["builder"]; //反射生成对象 ab = (ActorBuilder)Assembly.Load("BuilderExtend1").CreateInstance(builderType); Actor actor; actor = ab.Construct(); //通过指挥者创建完整的建造者对象 无参数 }
3.钩子方法的引入
建造者模式除了逐步构建一个复杂产品对象外,还可以通过Director类来更加精细地控制产品的创建过程,例如增加一类称之为钩子方法(HookMethod)的特殊方法来控制是否对某个BuildPartX()的调用。
钩子方法的返回类型通常为bool类型,方法名一般为isXXX(),钩子方法定义在抽象建造者类中。
例如我们可以在游戏角色的抽象建造者类ActorBuilder中定义一个方法isBareheaded(),用于判断某个角色是否为“光头(Bareheaded)”,在ActorBuilder为之提供一个默认实现,其返回值为false
class ActorController { //逐步构建复杂产品对象 public Actor Construct(ActorBuilder ab) { Actor actor; ab.BuildType(); ab.BuildSex(); ab.BuildFace(); ab.BuildCostume(); //通过钩子方法来控制产品的构建 if (!ab.IsBareheaded()) { ab.BuildHairstyle(); } actor = ab.CreateActor(); return actor; } //覆盖钩子方法 在一个具体的建造者类中 public override bool IsBareheaded() { return true; } }
1.3模式分析
动机和意图
-如何将多个部件组装成一个完整的产品并返回给用户?- 如何逐步创建一个复杂的对象,不同的建造者定义了不同的创建过程
一般结构
-建造者模式包含以下4个角色:- Builder(抽象建造者) 提升抽象的建造者 不同细节的建造者总称
- ConcreteBuilder(抽象建造者) 实现某个细节具体的建造者
- Product(产品) 建造者具体建造的某个产品
- Director(指挥者) 指挥建造者完成任务
改进的优点
客户端不必知道产品内部组成的细节,相同的创建过程可以创建不同的产品对象扩展方便,可以方便的增加新的建造者,符合开闭原则
每一个具体建造者都相对独立,与其他的具体建造者无关,可替换或者删除增加
现存的缺点
建造的产品应该是同一种东西的不同表示,产品差别太大不适用如果产品的内部变化复杂,可能会需要定义很多具体建造者类来实现这种变化
优化空间
指挥者建造者可以考虑合并,进一步优化代码添加钩子方法进行局部部件控制,进行更加精细的局部控制
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变量 (2)需要生成的产品对象的属性相互依赖,需要指定其生成顺序 举例:小王卖杂粮煎饼(面饼+鸡蛋+脆皮+生菜+辣椒+香菜) 有人不爱吃辣椒可以不放
实例源代码
GitHub地址
百度云地址:链接: https://pan.baidu.com/s/1jHBLIWu 密码: md3h
相关文章推荐
- 设计模式(六): 建造者模式
- 设计模式(4)之建造者模式
- 设计模式(九):建造者模式
- 设计模式(十一)------23种设计模式(4):建造者模式(生成器模式)
- [置顶] 设计模式(三)建造者模式
- 设计模式笔记(十一)--建造者模式、原型模式、单例模式
- 设计模式C++实现(6)——建造者模式
- 设计模式(6)之建造者模式
- (8)建造者模式-Builder Pattern -领导者艺术-乾隆、和申、纪晓岚的故事
- 设计模式(四)——建造者模式
- 设计模式Builder(建造者)模式
- 设计模式总结笔记<三> 建造者模式前篇
- 设计模式(十六):建造者模式
- 设计模式系列之三:建造者模式
- 设计模式(九)——建造者模式
- 设计模式总结笔记<三> 建造者模式后篇
- 设计模式(11)---->建造者模式
- 设计模式C++实现(6)——建造者模式
- 设计模式笔记四:建造者模式
- 设计模式系列(四)建造者模式Builder