一、建造者（Builder）模式
建造者模式可以將一個產品的內部表象與產品的生成過程分割開來，從而可以使一個建造過程生成具有不同的內部表象的產品對象。
對象性質的建造
有些情況下，一個對象會有一些重要的性質，在它們沒有恰當的值之前，對象不能作為一個完整的產品使用。比如，一個電子郵件有發件人地址、收件人地址、主題、內容、附錄等部分，而在最起碼的收件人地址未被賦值之前，這個電子郵件不能發出。
有些情況下，一個對象的一些性質必須按照某個順序賦值才有意義。在某個性質沒有賦值之前，另一個性質則無法賦值。這些情況使得性質本身的建造涉及到復雜的商業邏輯。
這時候，此對象相當於一個有待建造的產品，而對象的這些性質相當於產品的零件，建造產品的過程就是組合零件的過程。由於組合零件的過程很復雜，因此，這些"零件"的組合過程往往被"外部化"到一個稱作建造者的對象裡，建造者返還給客戶端的是一個全部零件都建造完畢的產品對象。
命名的考慮
之所以使用"建造者"而沒有用"生成器"就是因為用零件生產產品，"建造"更為合適，"創建"或"生成"不太恰當。
二、Builder模式的結構：
建造者（Builder）角色：給出一個抽象接口，以規范產品對象的各個組成成分的建造。一般而言，此接口獨立於應用程序的商業邏輯。模式中直接創建產品對象的是具體建造者（ConcreteBuilder）角色。具體建造者類必須實現這個接口所要求的方法：一個是建造方法，另一個是結果返還方法。
具體建造者（Concrete Builder）角色：擔任這個角色的是於應用程序緊密相關的類，它們在應用程序調用下創建產品實例。這個角色主要完成的任務包括：
實現Builder角色提供的接口，一步一步完成創建產品實例的過程。
在建造過程完成後，提供產品的實例。
指導者（Director）角色：擔任這個角色的類調用具體建造者角色以創建產品對象。導演者並沒有產品類的具體知識，真正擁有產品類的具體知識的是具體建造者對象。
產品（Product）角色：產品便是建造中的復雜對象。
指導者角色是於客戶端打交道的角色。導演者角色將客戶端創建產品的請求劃分為對各個零件的建造請求，再將這些請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件復雜產品的過程。用戶可以控制生成過程以及生成不同對象。
// 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();
}
}
五、建造者模式的實現：
下面的程序代碼演示了Shop對象使用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
如果系統中只需要一個具體建造者的話，可以省略掉抽象建造者。這時代碼可能如下：
// "Director"
class Director
{
private ConcreteBuilder builder;
// Methods
public void Construct()
{
builder.BuildPartA();
builder.BuildPartB();
}
}
省略指導者角色
在具體建造者只有一個的情況下，如果抽象建造者角色已經被省略掉，那麼還可以省略掉指導者角色。讓Builder角色自己扮演指導者與建造者雙重角色。這時代碼可能如下：
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，客戶端也需要進行相應的調整，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就是這樣一個例子。
七、在什麼情況下使用建造者模式
以下情況應當使用建造者模式：
1、需要生成的產品對象有復雜的內部結構。
2、需要生成的產品對象的屬性相互依賴，建造者模式可以強迫生成順序。
3、在對象創建過程中會使用到系統中的一些其它對象，這些對象在產品對象的創建過程中不易得到。
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品的內部表象可以獨立的變化。使用建造者模式可以使客戶端不必知道產品內部組成的細節。
2、每一個Builder都相對獨立，而與其它的Builder無關。
3、模式所建造的最終產品更易於控制。
