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(第Ⅱ部分 創建型模式篇) 第6章 創建型模式專題

系統 1788 0
——.NET設計模式系列之七
Terrylee ， 2006 年 1 月
概述
創建型模式，就是用來創建對象的模式，抽象了實例化的過程。它幫助一個系統獨立于如何創建、組合和表示它的那些對象。本文對五種常用創建型模式進行了比較，通過一個游戲開發場景的例子來說該如何使用創建型模式。
為什么需要創建型模式
所有的創建型模式都有兩個永恒的主旋律：第一，它們都將系統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細節。正因如此，創建型模式在創建什么（ what ），由誰（ who ）來創建，以及何時（ when ）創建這些方面，都為軟件設計者提供了盡可能大的靈活性。
假定在一個游戲開發場景中，會用到一個現代風格房屋的對象，按照我們的一般想法，既然需要對象就創建一個：
ModernRoom room = new ModernRoom();
好了，現在現代風格房屋的對象已經有了，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。現在我們封裝對象創建的邏輯，把對象的創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建型模式了。創建者模式作用可以概括為如下兩點：
1 ．封裝創建邏輯，絕不僅僅是 new 一個對象那么簡單。
2 ．封裝創建邏輯變化，客戶代碼盡量不修改，或盡量少修改。
常見的五種創建型模式
單件模式 （ Singleton Pattern ）解決的是實體對象的個數問題，其他的都是解決 new 所帶來的耦合關系問題。
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建產品對象的工廠接口，將實際創建工作推遲到子類中去，強調的是“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。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品的具體類型的情況下，創建多個產品族中的產品對象，強調的是“系列對象”的變化。
生成器模式 （ Builder Pattern ）把構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造邏輯。他把一個復雜對象的構造過程從對象的表示中分離出來。其直接效果是將一個復雜的對象簡化為一個比較簡單的目標對象。他強調的是產品的構造過程。
原型模式 （ Prototype Pattern ）和工廠模式一樣，同樣對客戶隱藏了對象創建工作，但是，與通過對一個類進行實例化來構造新對象不同的是，原型模式是通過拷貝一個現有對象生成新對象的。
如何選擇使用創建型模式
繼續考慮上面提到的游戲開發場景，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，同樣是對象的創建問題，但是會根據所要解決的問題不同而使用不同的創建型模式。
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 類的實例被創建。解決的是對象創建個數的問題。
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;
}
}
}
在游戲中需要創建墻，屋子的實例時，為了避免直接對構造器的調用而實例化類，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，構成某一個場景的算法比較穩定，例如：這個場景就是用四堵墻，一個屋子，一扇門來構成的，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 的設計比使用 Factory Method 的設計更加靈活，但是也更加復雜，尤其 Abstract Factory 需要龐大的工廠類來支持。通常，設計以使用 Factory Method 開始，并且當設計者發現需要更大的靈活性時，設計便會向其他設計模式演化，當你在多個設計模式之間進行權衡的時候，了解多個設計模式可以給你提供更多的選擇余地。
總結
使用創建者模式是為了提高系統的可維護性和可擴展性，提高應對需求變化的能力！

參考文獻：
《設計模式中文版》
《DesignPatternsExplained》
idior 的《 你了解創建者模式了嗎? --- 創建者模式詳解 》
MSDN WebCast： http://www.microsoft.com/china/msdn/events/webcasts/shared/Webcast/MSDNWebCast.aspx

(第Ⅱ部分 創建型模式篇) 第6章 創建型模式專題總結


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