C#设计模式之建造者模式

1. 介绍

在软件开发过程中，设计模式是一种常用的解决方案，它们是一些经过验证的解决特定问题的最佳实践。

本文将介绍C#设计模式之一的建造者模式，它是一种对象创建型模式，用于构造复杂的对象。

2. 建造者模式概览

2.1 定义

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

通常，我们在创建对象时需要一系列的步骤，如果直接在对象中实现这些步骤，会使得对象的创建变得复杂冗长。

建造者模式通过将构建过程拆分成多个步骤，将这些步骤封装在一个独立的建造者类中。通过指挥者类指导建造者的每个步骤，最终得到一个完整的对象。

2.2 组成部分

建造者模式由以下几个组成部分组成：

产品（Product）：表示被构建的复杂对象。

抽象建造者（Builder）：声明创建产品各个部件的抽象接口。

具体建造者（Concrete Builder）：实现抽象建造者接口，构建和装配各个部件。

指挥者（Director）：调用具体建造者构建产品的各个部分，控制构建过程。

3. 示例场景

3.1 问题描述

假设我们要创建一个汽车，它有多个部件，包括发动机、底盘、车身和轮胎等。

为了实现一个灵活的构建过程，我们可以使用建造者模式。

3.2 代码实现

首先定义汽车的各个部件：

public class Engine
{
    public string Type { get; set; }
}
public class Chassis
{
    public string Material { get; set; }
}
public class Body
{
    public string Color { get; set; }
}
public class Tire
{
    public int Size { get; set; }
}

然后定义汽车的抽象建造者:

public abstract class CarBuilder
{
    protected Car Car { get; private set; }
    public void CreateCar()
    {
        Car = new Car();
    }
    public abstract void BuildEngine();
    public abstract void BuildChassis();
    public abstract void BuildBody();
    public abstract void BuildTire();
    public Car GetCar()
    {
        return Car;
    }
}

接着定义具体的建造者类：

public class SedanCarBuilder : CarBuilder
{
    public override void BuildEngine()
    {
        Car.Engine = new Engine { Type = "V6" };
    }
    public override void BuildChassis()
    {
        Car.Chassis = new Chassis { Material = "Steel" };
    }
    public override void BuildBody()
    {
        Car.Body = new Body { Color = "White" };
    }
    public override void BuildTire()
    {
        Car.Tire = new Tire { Size = 17 };
    }
}

最后，定义指挥者类来控制建造过程：

public class CarDirector
{
    private CarBuilder _builder;
    
    public CarDirector(CarBuilder builder)
    {
        _builder = builder;
    }
    
    public void ConstructCar()
    {
        _builder.CreateCar();
        _builder.BuildEngine();
        _builder.BuildChassis();
        _builder.BuildBody();
        _builder.BuildTire();
    }
}

4. 测试

接下来，我们可以进行测试：

在程序的入口点处创建一个建造者对象、创建一个指挥者对象，并让指挥者对象调用建造者对象的方法来创建产品。

static void Main(string[] args)
{
    CarBuilder builder = new SedanCarBuilder();
    CarDirector director = new CarDirector(builder);
    director.ConstructCar();
    Car car = builder.GetCar();
    Console.WriteLine($"Engine: {car.Engine.Type}");
    Console.WriteLine($"Chassis: {car.Chassis.Material}");
    Console.WriteLine($"Body: {car.Body.Color}");
    Console.WriteLine($"Tire: {car.Tire.Size}");
}

运行上面的代码，可以得到输出结果：

Engine: V6

Chassis: Steel
Body: White
Tire: 17

5. 总结

建造者模式将复杂对象的构建过程与其表示分离，使得构建过程更加灵活，并且能够复用相同的构建过程来创建不同的表示。

通过使用建造者模式，我们可以更好地组织和管理对象的创建过程，使得客户端代码更加简洁清晰。