一、 建造者（Builder）模式

建造者模式可以將一個(gè)產(chǎn)品的內(nèi)部表象與產(chǎn)品的生成過程分割開來，從而可以使一個(gè)建造過程生成具有不同的內(nèi)部表象的產(chǎn)品對(duì)象。

對(duì)象性質(zhì)的建造

有些情況下，一個(gè)對(duì)象會(huì)有一些重要的性質(zhì)，在它們沒有恰當(dāng)?shù)闹抵埃瑢?duì)象不能作為一個(gè)完整的產(chǎn)品使用。比如，一個(gè)電子郵件有發(fā)件人地址、收件人地址、主題、內(nèi)容、附錄等部分，而在最起碼的收件人地址未被賦值之前，這個(gè)電子郵件不能發(fā)出。

有些情況下，一個(gè)對(duì)象的一些性質(zhì)必須按照某個(gè)順序賦值才有意義。在某個(gè)性質(zhì)沒有賦值之前，另一個(gè)性質(zhì)則無法賦值。這些情況使得性質(zhì)本身的建造涉及到復(fù)雜的商業(yè)邏輯。

這時(shí)候，此對(duì)象相當(dāng)于一個(gè)有待建造的產(chǎn)品，而對(duì)象的這些性質(zhì)相當(dāng)于產(chǎn)品的零件，建造產(chǎn)品的過程就是組合零件的過程。由于組合零件的過程很復(fù)雜，因 此，這些"零件"的組合過程往往被"外部化"到一個(gè)稱作建造者的對(duì)象里，建造者返還給客戶端的是一個(gè)全部零件都建造完畢的產(chǎn)品對(duì)象。

命名的考慮

之所以使用"建造者"而沒有用"生成器"就是因?yàn)橛昧慵a(chǎn)產(chǎn)品，"建造"更為合適，"創(chuàng)建"或"生成"不太恰當(dāng)。

二、 Builder模式的結(jié)構(gòu)：

建造者（Builder）角色：給出一個(gè)抽象接口，以規(guī)范產(chǎn)品對(duì)象的各個(gè)組成成分的建造。一般而言，此接口獨(dú)立于應(yīng)用程序的商業(yè)邏輯。模式中直接創(chuàng)建產(chǎn)品對(duì)象的是具體建造者（ConcreteBuilder）角色。具體建造者類必須實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口所要求的方法：一個(gè)是建造方法，另一個(gè)是結(jié)果返還方法。

具體建造者（Concrete Builder）角色：擔(dān)任這個(gè)角色的是于應(yīng)用程序緊密相關(guān)的類，它們?cè)趹?yīng)用程序調(diào)用下創(chuàng)建產(chǎn)品實(shí)例。這個(gè)角色主要完成的任務(wù)包括：

• 實(shí)現(xiàn)Builder角色提供的接口，一步一步完成創(chuàng)建產(chǎn)品實(shí)例的過程。
• 在建造過程完成后，提供產(chǎn)品的實(shí)例。

指導(dǎo)者（Director）角色：擔(dān)任這個(gè)角色的類調(diào)用具體建造者角色以創(chuàng)建產(chǎn)品對(duì)象。導(dǎo)演者并沒有產(chǎn)品類的具體知識(shí)，真正擁有產(chǎn)品類的具體知識(shí)的是具體建造者對(duì)象。

產(chǎn)品（Product）角色：產(chǎn)品便是建造中的復(fù)雜對(duì)象。

指導(dǎo)者角色是于客戶端打交道的角色。導(dǎo)演者角色將客戶端創(chuàng)建產(chǎn)品的請(qǐng)求劃分為對(duì)各個(gè)零件的建造請(qǐng)求，再將這些請(qǐng)求委派給具體建造者角色。具體建造者角色是做具體建造工作的，但卻不為客戶端所知。

三、 程序舉例：

該程序演示了Builder模式一步一步完成構(gòu)件復(fù)雜產(chǎn)品的過程。用戶可以控制生成過程以及生成不同對(duì)象。

// Builder pattern -- Structural example  

using System;
using System.Collections;

// "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 Client
{
  public static 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、 建造者模式的活動(dòng)序列：

客戶端負(fù)責(zé)創(chuàng)建指導(dǎo)者和具體建造者對(duì)象。然后，客戶把具體建造者對(duì)象交給指導(dǎo)者。客戶一聲令下，指導(dǎo)者操縱建造者開始創(chuàng)建產(chǎn)品。當(dāng)產(chǎn)品創(chuàng)建完成后，建造者把產(chǎn)品返還給客戶端。

五、 建造者模式的實(shí)現(xiàn)：

下面的程序代碼演示了Shop對(duì)象使用VehicleBuilders來建造不同的交通工具。該例子使用了Builder模式順序建造交通工具的不同部分。

// Builder pattern -- Real World example  

using System;
using System.Collections;

// "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 static 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過程中可以演化出多種形式。

省略抽象建造者角色

如果系統(tǒng)中只需要一個(gè)具體建造者的話，可以省略掉抽象建造者。這時(shí)代碼可能如下：

// "Director"
class Director
{
  private ConcreteBuilder builder;

  // Methods
  public void Construct()
  {
    builder.BuildPartA();
    builder.BuildPartB();
  }
}

省略指導(dǎo)者角色

在具體建造者只有一個(gè)的情況下，如果抽象建造者角色已經(jīng)被省略掉，那么還可以省略掉指導(dǎo)者角色。讓Builder角色自己扮演指導(dǎo)者與建造者雙重角色。這時(shí)代碼可能如下：

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();
  }
}

同時(shí)，客戶端也需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)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就是這樣一個(gè)例子。

七、 在什么情況下使用建造者模式

以下情況應(yīng)當(dāng)使用建造者模式：

1、 需要生成的產(chǎn)品對(duì)象有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
2、 需要生成的產(chǎn)品對(duì)象的屬性相互依賴，建造者模式可以強(qiáng)迫生成順序。
3、 在對(duì)象創(chuàng)建過程中會(huì)使用到系統(tǒng)中的一些其它對(duì)象，這些對(duì)象在產(chǎn)品對(duì)象的創(chuàng)建過程中不易得到。

使用建造者模式主要有以下效果：

1、 建造模式的使用使得產(chǎn)品的內(nèi)部表象可以獨(dú)立的變化。使用建造者模式可以使客戶端不必知道產(chǎn)品內(nèi)部組成的細(xì)節(jié)。
2、 每一個(gè)Builder都相對(duì)獨(dú)立，而與其它的Builder無關(guān)。
3、 模式所建造的最終產(chǎn)品更易于控制。