Design Patterns（四）:Builder PatternVB代码

结构图

角色
l         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：
l         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：事项Builder角色提供的接口，一步一步完成创建产品的实例的过程；在创建过程完成后，提供产品的实例。
l         指导者（Director）角色：担任这个橘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。
l         产品（Product）角色：产品便是建造中的复杂对象。

动机
  在软件系统中，有时候面临着“一个复杂对象”的创建工作，其通常由各个部分的了对象用一定的算法构成：由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却欲相对稳定。
　　如何应对这种变化？如何提供一种“封闭机制”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”不随着需求改变而改变？

意图
 将一个复杂对象的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

实现要点
      １、Builder模式主要用于“分步骤构建一个复杂的对象”。在这其中“分步骤”是一个稳定的算法，而复杂对象的各个部分则经常变化。
　　２、Builder模式主要在于应对“复杂对象各个部分”的频繁需求变动。其缺点在于难以应对“分步骤构建算法”的需求变动。
　　３、Abstract Factory模式解决“系列对象”的需求变化，Builder模式解决“对象部分”的需求变化。Builder模式通常和Composite模式组合使用。

代码实现

建造者
Imports System
Imports System.Collections

Public Class ClientClassClass ClientClass Client

    Public Shared Sub Main()Sub Main(ByVal args As String())

        'Create director and builder
        Dim director As New Director

        Dim b1 As New BuilderA
        Dim b2 As New BuilderB

        'Construct tow products
        director.Construct(b1)  '将构建代码和表示代码分开
        Dim p1 As Product = b1.GetResult()
        p1.Show()

        director.Construct(b2)  '将构建代码和表示代码分开
        Dim p2 As Product = b2.GetResult()
        p2.Show()

        'Waite for user
        Console.ReadLine()

    End Sub

End Class

'"Director"
Public Class DirectorClass Director
    '分步骤构建对象
    Public Sub Construct()Sub Construct(ByVal builder As Builder)
        builder.BuildPartA()
        builder.BuildPartB()
    End Sub
End Class

'"Builder"
Public MustInherit Class BuilderClass Builder
    Public MustOverride Sub BuildPartA()Sub BuildPartA()
    Public MustOverride Sub BuildPartB()Sub BuildPartB()
    Public MustOverride Function GetResult()Function GetResult() As Product
End Class

'"ConstructBuilder1"
Public Class BuilderAClass BuilderA       '每一个Builder都相对独立，而与其它的Builder无关。
    Inherits Builder

    Private product As New Product

    Public Overrides Sub BuildPartA()Sub BuildPartA()
        product.Add("PartX")
    End Sub

    Public Overrides Sub BuildPartB()Sub BuildPartB()
        product.Add("PartY")
    End Sub

    Public Overrides Function GetResult()Function GetResult() As Product
        Return product
    End Function
End Class

'"ConstructBuilder2"
Public Class BuilderBClass BuilderB
    Inherits Builder

    Private product As Product

    '客户不必知道产品内部的构成，构建部分可以独立变化
    Public Overrides Sub BuildPartA()Sub BuildPartA()
        product = New Product
        product.Add("PartA")
    End Sub

    Public Overrides Sub BuildPartB()Sub BuildPartB()
        product.Add("PartB")
    End Sub

    Public Overrides Function GetResult()Function GetResult() As Product
        Return product
    End Function
End Class

'"Product"
Public Class ProductClass Product
    Private parts As New ArrayList

    Public Sub Add()Sub Add(ByVal part As String)
        parts.Add(part)
    End Sub

    Public Sub Show()Sub Show()
        Console.WriteLine("\nProduct Parts -------")
        For Each part As String In parts
            Console.WriteLine(part)
        Next
    End Sub
End Class

只需要一个具体建造者，省略抽象建造者

Imports System
Imports System.Collections

'"Client"
Public Class ClientClass Client
    Public Shared Sub Main()Sub Main()

        'Create director.
        Dim director As New Director

        Dim p1 As Product
        p1 = director.GetProduct()
        p1.Show()
        Console.ReadLine()

    End Sub
End Class

'"Director"
Public Class DirectorClass Director
    Private builder As New ConcreteBuilder

    'builder uses a complex series of steps and get a product.
    Public Function GetProduct()Function GetProduct() As Product
        builder.BuildPartA()
        builder.BuildPartB()
        Return builder.GetResult()
    End Function

End Class

'"ConcreteBuilder"
Public Class ConcreteBuilderClass ConcreteBuilder
    Private product As Product

    Public Sub BuildPartA()Sub BuildPartA()
        product = New Product
        product.Add("PartX")
    End Sub

    Public Sub BuildPartB()Sub BuildPartB()
        product.Add("PartY")
    End Sub

    Public Function GetResult()Function GetResult() As Product
        Return product
    End Function
End Class

'"Product"
Public Class ProductClass Product
    Private parts As New ArrayList()

    Public Sub Add()Sub Add(ByVal part As String)
        parts.Add(part)
    End Sub

    Public Sub Show()Sub Show()
        Console.WriteLine("Product Parts -------")
        For Each part As String In parts
            Console.WriteLine(part)
        Next
    End Sub
End Class

省略指导者

 

Imports System
Imports System.Collections

Public Class ClientClass Client

    Public Shared Sub Main()Sub Main()

        'Create director and builder
        Dim b1 As New Builder

        'Construct  product
        Dim p1 As Product
        p1 = b1.GetResult()
        p1.Show()

        'Waite for user
        Console.ReadLine()

    End Sub

End Class

'"ConstructBuilder"
Public Class BuilderClass Builder

    Private product As New Product

    Public Sub BuildPartA()Sub BuildPartA()
        product.Add("PartX")
    End Sub

    Public Sub BuildPartB()Sub BuildPartB()
        product.Add("PartY")
    End Sub

    Public Function GetResult()Function GetResult() As Product
        BuildPartA()
        BuildPartB()

        Return product
    End Function
End Class

'"Product"
Public Class ProductClass Product
    Private parts As New ArrayList

    Public Sub Add()Sub Add(ByVal part As String)
        parts.Add(part)
    End Sub

    Public Sub Show()Sub Show()
        Console.WriteLine("\nProduct Parts -------")
        For Each part As String In parts
            Console.WriteLine(part)
        Next
    End Sub
End Class

实例：
商店发出指示，汽车建造者利用相同的构建过程构建不同的汽车。

建造者实例
' Builder pattern -- Real World example
Imports System
Imports System.Collections

Namespace DoFactoryNamespace DoFactory.GangOfFour.Builder.RealWorld
    '=========================================================================================
    '客户程序
    '=========================================================================================
    ' MainApp test application
    Public Class MainAppClass MainApp
        Public Shared Sub Main()Sub Main()
            ' Create shop with vehicle builders
            Dim shop As New Shop()
            Dim b1 As VehicleBuilder = New ScooterBuilder()
            Dim b2 As VehicleBuilder = New CarBuilder()
            Dim b3 As VehicleBuilder = New MotorCycleBuilder()

            ' Construct and display vehicles
            shop.Construct(b1)
            b1.Vehicle.Show()

            shop.Construct(b2)
            b2.Vehicle.Show()

            shop.Construct(b3)
            b3.Vehicle.Show()

            ' Wait for user
            Console.Read()
        End Sub
    End Class

    '=========================================================================================
    '稳定的部分
    '=========================================================================================
    ' "Director"
    Class ShopClass Shop
        ' Builder uses a complex series of steps
        Public Sub Construct()Sub Construct(ByVal vehicleBuilder As VehicleBuilder)
            vehicleBuilder.BuildFrame()
            vehicleBuilder.BuildEngine()
            vehicleBuilder.BuildWheels()
            vehicleBuilder.BuildDoors()
        End Sub
    End Class
    
    ' "Product"
    Class VehicleClass Vehicle
        Private type As String
        Private parts As New Hashtable()

        ' Constructor
        Public Sub New()Sub New(ByVal type As String)
            Me.type = type
        End Sub

        ' Indexer (i.e. smart array)
        Public Default Property Item()Property Item(ByVal key As String) As Object
            Get
                Return parts(key)
            End Get
            Set
                parts(key) = value
            End Set
        End Property

        Public Sub Show()Sub Show()
            Console.WriteLine("" & Chr(10) & "---------------------------")
            Console.WriteLine("Vehicle Type: {0}", type)
            Console.WriteLine(" Frame : {0}", parts("frame"))
            Console.WriteLine(" Engine : {0}", parts("engine"))
            Console.WriteLine(" #Wheels: {0}", parts("wheels"))
            Console.WriteLine(" #Doors : {0}", parts("doors"))
        End Sub
    End Class
    
    ' "Builder"
    MustInherit Class VehicleBuilderClass VehicleBuilder
        Protected m_vehicle As Vehicle

        ' Property
        Public ReadOnly Property Vehicle()Property Vehicle() As Vehicle
            Get
                Return m_vehicle
            End Get
        End Property

        Public MustOverride Sub BuildFrame()Sub BuildFrame()
        Public MustOverride Sub BuildEngine()Sub BuildEngine()
        Public MustOverride Sub BuildWheels()Sub BuildWheels()
        Public MustOverride Sub BuildDoors()Sub BuildDoors()
    End Class

    '=========================================================================================
    '容易变化的部分
    '=========================================================================================
    ' "ConcreteBuilder1"
    Class MotorCycleBuilderClass MotorCycleBuilder
        Inherits VehicleBuilder
        Public Overloads Overrides Sub BuildFrame()Sub BuildFrame()
            Mybase.m_vehicle = New Vehicle("MotorCycle")
            Mybase.m_vehicle("frame") = "MotorCycle Frame"
        End Sub

        Public Overloads Overrides Sub BuildEngine()Sub BuildEngine()
            Mybase.m_vehicle("engine") = "500 cc"
        End Sub

        Public Overloads Overrides Sub BuildWheels()Sub BuildWheels()
            Mybase.m_vehicle("wheels") = "2"
        End Sub

        Public Overloads Overrides Sub BuildDoors()Sub BuildDoors()
            Mybase.m_vehicle("doors") = "0"
        End Sub
    End Class

    ' "ConcreteBuilder2"
    Class CarBuilderClass CarBuilder
        Inherits VehicleBuilder
        Public Overloads Overrides Sub BuildFrame()Sub BuildFrame()
            Mybase.m_vehicle = New Vehicle("Car")
            Mybase.m_vehicle("frame") = "Car Frame"
        End Sub

        Public Overloads Overrides Sub BuildEngine()Sub BuildEngine()
            Mybase.m_vehicle("engine") = "2500 cc"
        End Sub

        Public Overloads Overrides Sub BuildWheels()Sub BuildWheels()
            Mybase.m_vehicle("wheels") = "4"
        End Sub

        Public Overloads Overrides Sub BuildDoors()Sub BuildDoors()
            Mybase.m_vehicle("doors") = "4"
        End Sub
    End Class

    ' "ConcreteBuilder3"
    Class ScooterBuilderClass ScooterBuilder
        Inherits VehicleBuilder
        Public Overloads Overrides Sub BuildFrame()Sub BuildFrame()
            Mybase.m_vehicle = New Vehicle("Scooter")
            Mybase.m_vehicle("frame") = "Scooter Frame"
        End Sub

        Public Overloads Overrides Sub BuildEngine()Sub BuildEngine()
            Mybase.m_vehicle("engine") = "50 cc"
        End Sub

        Public Overloads Overrides Sub BuildWheels()Sub BuildWheels()
            Mybase.m_vehicle("wheels") = "2"
        End Sub

        Public Overloads Overrides Sub BuildDoors()Sub BuildDoors()
            Mybase.m_vehicle("doors") = "0"
        End Sub
    End Class

End Namespace

参考资料：
《.Net设计模式（4）：建造者模式（Builder Pattern）》    TerryLee
《C#面向对象设计模式纵横谈》系列讲座      李建中老师