——.NET設(shè)計模式系列之七
Terrylee
，
2006
年
1
月
概述
創(chuàng)建型模式，就是用來創(chuàng)建對象的模式，抽象了實例化的過程。它幫助一個系統(tǒng)獨立于如何創(chuàng)建、組合和表示它的那些對象。本文對五種常用創(chuàng)建型模式進行了比較，通過一個游戲開發(fā)場景的例子來說該如何使用創(chuàng)建型模式。
為什么需要創(chuàng)建型模式
所有的創(chuàng)建型模式都有兩個永恒的主旋律：第一，它們都將系統(tǒng)使用哪些具體類的信息封裝起來；第二，它們隱藏了這些類的實例是如何被創(chuàng)建和組織的。外界對于這些對象只知道它們共同的接口，而不清楚其具體的實現(xiàn)細節(jié)。正因如此，創(chuàng)建型模式在創(chuàng)建什么（
what
），由誰（
who
）來創(chuàng)建，以及何時（
when
）創(chuàng)建這些方面，都為軟件設(shè)計者提供了盡可能大的靈活性。
假定在一個游戲開發(fā)場景中，會用到一個現(xiàn)代風格房屋的對象，按照我們的一般想法，既然需要對象就創(chuàng)建一個：
ModernRoom room
=
new
ModernRoom();
好了，現(xiàn)在現(xiàn)代風格房屋的對象已經(jīng)有了，如果這時房屋的風格變化了，需要的是古典風格的房屋，修改一下：
Classical
Room room
=
new
Classical
Room();
試想一下，在我們的程序中有多少處地方用到了這樣的創(chuàng)建邏輯，而這里僅僅是房屋的風格變化了，就需要修改程序中所有的這樣的語句。現(xiàn)在我們封裝對象創(chuàng)建的邏輯，把對象的創(chuàng)建放在一個工廠方法中：
ModernFactory factory
=
new
ModernFactory();
ModernRoom room
=
factory
.
Create();
當房屋的風格變化時，只需要修改
Classical
Factory factory
=
new
Classical
Factory();
Classical
Room room
=
factory
.
Create();
而其它的用到
room
的地方仍然不變。這就是為什么需要創(chuàng)建型模式了。創(chuàng)建者模式作用可以概括為如下兩點：
1
．封裝創(chuàng)建邏輯，絕不僅僅是
new
一個對象那么簡單。
2
．封裝創(chuàng)建邏輯變化，客戶代碼盡量不修改，或盡量少修改。
常見的五種創(chuàng)建型模式
單件模式
（
Singleton Pattern
）解決的是實體對象的個數(shù)問題，其他的都是解決
new
所帶來的耦合關(guān)系問題。
工廠方法模式
（
Factory Pattern
）在工廠方法中，工廠類成為了抽象類，其實際的創(chuàng)建工作將由其具體子類來完成。工廠方法的用意是定義一個創(chuàng)建產(chǎn)品對象的工廠接口，將實際創(chuàng)建工作推遲到子類中去，強調(diào)的是“單個對象”的變化。
抽象工廠模式
（
Abstract Factory
）抽象工廠是所有工廠模式中最為抽象和最具有一般性的一種形態(tài)。抽象工廠可以向客戶提供一個接口，使得客戶可以在不必指定產(chǎn)品的具體類型的情況下，創(chuàng)建多個產(chǎn)品族中的產(chǎn)品對象，強調(diào)的是“系列對象”的變化。
生成器模式
（
Builder Pattern
）把構(gòu)造對象實例的邏輯移到了類的外部，在這個類的外部定義了這個類的構(gòu)造邏輯。他把一個復(fù)雜對象的構(gòu)造過程從對象的表示中分離出來。其直接效果是將一個復(fù)雜的對象簡化為一個比較簡單的目標對象。他強調(diào)的是產(chǎn)品的構(gòu)造過程。
原型模式
（
Prototype Pattern
）和工廠模式一樣，同樣對客戶隱藏了對象創(chuàng)建工作，但是，與通過對一個類進行實例化來構(gòu)造新對象不同的是，原型模式是通過拷貝一個現(xiàn)有對象生成新對象的。
如何選擇使用創(chuàng)建型模式
繼續(xù)考慮上面提到的游戲開發(fā)場景，假定在這個游戲場景中我們使用到的有墻（
Wall
），屋子（
Room
），門（
Door
）幾個部件。在這個過程中，同樣是對象的創(chuàng)建問題，但是會根據(jù)所要解決的問題不同而使用不同的創(chuàng)建型模式。
如果在游戲中，一個屋子只允許有一個門存在，那么這就是一個使用
Signleton
模式的例子，確保只有一個
Door
類的實例被創(chuàng)建。解決的是對象創(chuàng)建個數(shù)的問題。
示例代碼：
using
System;
public
sealed
class
SigletonDoor
{
static
readonly
SigletonDoor instance
=
new
SigletonDoor();
static
SigletonDoor()
{
}
public
static
SigletonDoor Instance
{
get
{
return
instance;
}
}
}
在游戲中需要創(chuàng)建墻，屋子的實例時，為了避免直接對構(gòu)造器的調(diào)用而實例化類，這時就是工廠方法模式了，每一個部件都有它自己的工廠類。解決的是“單個對象”的需求變化問題。
示例代碼：
using
System;
public
abstract
class
Wall
{
public
abstract
void
Display();
}
public
class
ModernWall:Wall
{
public
override
void
Display()
{
Console
.
WriteLine(
"ModernWall Builded"
);
}
}
public
abstract
class
WallFactory
{
public
abstract
Wall Create();
}
public
class
ModernFactory:WallFactory
{
public
override
Wall Create()
{
return
new
ModernWall();;
}
}
在游戲場景中，不可能只有一種墻或屋子，有可能有現(xiàn)代風格（
Modern
），古典風格（
Classical
）等多系列風格的部件。這時就是一系列對象的創(chuàng)建問題了，是一個抽象工廠的例子。解決的是“系列對象”的需求變化問題。
示例代碼：
using
System;
public
abstract
class
Wall
{
public
abstract
void
Display();
}
public
class
ModernWall:Wall
{
public
override
void
Display()
{
Console
.
WriteLine(
"ModernWall Builded"
);
}
}
public
class
ClassicalWall:Wall
{
public
override
void
Display()
{
Console
.
WriteLine(
"ClassicalWall Builded"
);
}
}
public
abstract
class
Room
{
public
abstract
void
Display();
}
public
class
ModernRoom:Room
{
public
override
void
Display()
{
Console
.
WriteLine(
"ModernRoom Builded"
);
}
}
public
class
ClassicalRoom:Room
{
public
override
void
Display()
{
Console
.
WriteLine(
"ClassicalRoom Builded"
);
}
}
public
abstract
class
AbstractFactory
{
public
abstract
Wall CreateWall();
public
abstract
Room CreateRoom();
}
public
class
ModernFactory:AbstractFactory
{
public
override
Wall CreateWall()
{
return
new
ModernWall();
}
public
override
Room CreateRoom()
{
return
new
ModernRoom();
}
}
public
class
ClassicalFactory:AbstractFactory
{
public
override
Wall CreateWall()
{
return
new
ClassicalWall();
}
public
override
Room CreateRoom()
{
return
new
ClassicalRoom();
}
}
如果在游戲場景中，構(gòu)成某一個場景的算法比較穩(wěn)定，例如：這個場景就是用四堵墻，一個屋子，一扇門來構(gòu)成的，但具體是用什么風格的墻、屋子和門則是不停的變化的，這就是一個生成器模式的例子。解決的是“對象部分”的需求變化問題。
示例代碼：
using
System;
using
System
.
Collections;
public
class
Director
{
public
void
Construct( Builder builder )
{
builder
.
BuildWall();
builder
.
BuildRoom();
builder
.
BuildDoor();
}
}
public
abstract
class
Builder
{
public
abstract
void
BuildWall();
public
abstract
void
BuildRoom();
public
abstract
void
BuildDoor();
public
abstract
GameScene GetResult();
}
public
class
GameBuilder : Builder
{
private
GameScene g;
public
override
void
BuildWall()
{
g
=
new
GameScene();
g
.
Add(
"Wall"
);
}
public
override
void
BuildRoom()
{
g
.
Add(
"Room"
);
}
public
override
void
BuildDoor()
{
g
.
Add(
"Door"
);
}
public
override
GameScene GetResult()
{
return
g;
}
}
public
class
GameScene
{
ArrayList parts
=
new
ArrayList();
public
void
Add(
string
part )
{
parts
.
Add( part );
}
public
void
Display()
{
Console
.
WriteLine(
" GameScene Parts
："
);
foreach
(
string
part
in
parts )
Console
.
WriteLine( part );
}
}
如果在游戲中，需要大量的古典風格或現(xiàn)代風格的墻或屋子，這時可以通過拷貝一個已有的原型對象來生成新對象，就是一個原型模式的例子了。通過克隆來解決“易變對象”的創(chuàng)建問題。
示例代碼：
using
System;
public
abstract
class
RoomPrototype
{
public
abstract
RoomPrototype Clone();
}
public
class
ModernPrototype:RoomPrototype
{
public
override
RoomPrototype Clone()
{
return
(RoomPrototype)
this
.
MemberwiseClone();
}
}
public
class
ClassicalPrototype:RoomPrototype
{
public
override
RoomPrototype Clone()
{
return
(RoomPrototype)
this
.
MemberwiseClone();
}
}
究竟選用哪一種模式最好取決于很多的因素。使用
Abstract Factory
、
Prototype Pattern
或
Builder Pattern
的設(shè)計比使用
Factory Method
的設(shè)計更加靈活，但是也更加復(fù)雜，尤其
Abstract Factory
需要龐大的工廠類來支持。通常，設(shè)計以使用
Factory Method
開始，并且當設(shè)計者發(fā)現(xiàn)需要更大的靈活性時，設(shè)計便會向其他設(shè)計模式演化，當你在多個設(shè)計模式之間進行權(quán)衡的時候，了解多個設(shè)計模式可以給你提供更多的選擇余地。
總結(jié)
使用創(chuàng)建者模式是為了提高系統(tǒng)的可維護性和可擴展性，提高應(yīng)對需求變化的能力！
參考文獻：
《設(shè)計模式中文版》
《DesignPatternsExplained》
idior 的《 你了解創(chuàng)建者模式了嗎? --- 創(chuàng)建者模式詳解 》
MSDN WebCast： http://www.microsoft.com/china/msdn/events/webcasts/shared/Webcast/MSDNWebCast.aspx
參考文獻：
《設(shè)計模式中文版》
《DesignPatternsExplained》
idior 的《 你了解創(chuàng)建者模式了嗎? --- 創(chuàng)建者模式詳解 》
MSDN WebCast： http://www.microsoft.com/china/msdn/events/webcasts/shared/Webcast/MSDNWebCast.aspx
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