——探索設計模式系列之七
Terrylee，2006年1月
概述
創(chuàng )建型模式，就是用來(lái)創(chuàng )建對象的模式，抽象了實(shí)例化的過(guò)程。它幫助一個(gè)系統獨立于如何創(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(jìn)行了比較，通過(guò)一個(gè)游戲開(kāi)發(fā)場(chǎng)景的例子來(lái)說(shuō)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(gè)永恒的主旋律：第一，它們都將系統使用哪些具體類(lèi)的信息封裝起來(lái)；第二，它們隱藏了這些類(lèi)的實(shí)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(shí)現細節。正因如此，創(chuàng )建型模式在創(chuàng )建什么（what），由誰(shuí)（who）來(lái)創(chuàng )建，以及何時(shí)（when）創(chuàng )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(gè)游戲開(kāi)發(fā)場(chǎng)景中，會(huì )用到一個(gè)現代風(fēng)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(gè)：
ModernRoom room = new ModernRoom();
好了，現在現代風(fēng)格房屋的對象已經(jīng)有了，如果這時(shí)房屋的風(fēng)格變化了，需要的是古典風(fēng)格的房屋，修改一下：
ClassicalRoom room = new ClassicalRoom();
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(fēng)格變化了，就需要修改程序中所有的這樣的語(yǔ)句?，F在我們封裝對象創(chuàng )建的邏輯，把對象的創(chuàng )建放在一個(gè)工廠(chǎng)方法中：
ModernFactory factory = new ModernFactory();
ModernRoom room = factory.Create();
當房屋的風(fēng)格變化時(shí)，只需要修改
ClassicalFactory factory = new ClassicalFactory();
ClassicalRoom 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(diǎn)：
1．封裝創(chuàng )建邏輯，絕不僅僅是new一個(gè)對象那么簡(jiǎn)單。
2．封裝創(chuàng )建邏輯變化，客戶(hù)代碼盡量不修改，或盡量少修改。
常見(jiàn)的五種創(chuàng )建型模式
單件模式（Singleton Pattern）解決的是實(shí)體對象的個(gè)數問(wèn)題，其他的都是解決new所帶來(lái)的耦合關(guān)系問(wèn)題。
工廠(chǎng)方法模式（Factory Pattern）在工廠(chǎng)方法中，工廠(chǎng)類(lèi)成為了抽象類(lèi)，其實(shí)際的創(chuàng )建工作將由其具體子類(lèi)來(lái)完成。工廠(chǎng)方法的用意是定義一個(gè)創(chuàng )建產(chǎn)品對象的工廠(chǎng)接口，將實(shí)際創(chuàng )建工作推遲到子類(lèi)中去，強調的是“單個(gè)對象”的變化。
抽象工廠(chǎng)模式（Abstract Factory）抽象工廠(chǎng)是所有工廠(chǎng)模式中最為抽象和最具有一般性的一種形態(tài)。抽象工廠(chǎng)可以向客戶(hù)提供一個(gè)接口，使得客戶(hù)可以在不必指定產(chǎn)品的具體類(lèi)型的情況下，創(chuàng )建多個(gè)產(chǎn)品族中的產(chǎn)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(shí)例的邏輯移到了類(lèi)的外部，在這個(gè)類(lèi)的外部定義了這個(gè)類(lèi)的構造邏輯。他把一個(gè)復雜對象的構造過(guò)程從對象的表示中分離出來(lái)。其直接效果是將一個(gè)復雜的對象簡(jiǎn)化為一個(gè)比較簡(jiǎn)單的目標對象。他強調的是產(chǎn)品的構造過(guò)程。
原型模式（Prototype Pattern）和工廠(chǎng)模式一樣，同樣對客戶(hù)隱藏了對象創(chuàng )建工作，但是，與通過(guò)對一個(gè)類(lèi)進(jìn)行實(shí)例化來(lái)構造新對象不同的是，原型模式是通過(guò)拷貝一個(gè)現有對象生成新對象的。
如何選擇使用創(chuàng )建型模式
繼續考慮上面提到的游戲開(kāi)發(fā)場(chǎng)景，假定在這個(gè)游戲場(chǎng)景中我們使用到的有墻（Wall），屋子（Room），門(mén)（Door）幾個(gè)部件。在這個(gè)過(guò)程中，同樣是對象的創(chuàng )建問(wèn)題，但是會(huì )根據所要解決的問(wèn)題不同而使用不同的創(chuàng )建型模式。
如果在游戲中，一個(gè)屋子只允許有一個(gè)門(mén)存在，那么這就是一個(gè)使用Signleton模式的例子，確保只有一個(gè)Door類(lèi)的實(shí)例被創(chuàng )建。解決的是對象創(chuàng )建個(gè)數的問(wèn)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(shí)例時(shí)，為了避免直接對構造器的調用而實(shí)例化類(lèi)，這時(shí)就是工廠(chǎng)方法模式了，每一個(gè)部件都有它自己的工廠(chǎng)類(lèi)。解決的是“單個(gè)對象”的需求變化問(wèn)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(chǎng)景中，不可能只有一種墻或屋子，有可能有現代風(fēng)格（Modern），古典風(fēng)格（Classical）等多系列風(fēng)格的部件。這時(shí)就是一系列對象的創(chuàng )建問(wèn)題了，是一個(gè)抽象工廠(chǎng)的例子。解決的是“系列對象”的需求變化問(wèn)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(chǎng)景中，構成某一個(gè)場(chǎng)景的算法比較穩定，例如：這個(gè)場(chǎng)景就是用四堵墻，一個(gè)屋子，一扇門(mén)來(lái)構成的，但具體是用什么風(fēng)格的墻、屋子和門(mén)則是不停的變化的，這就是一個(gè)生成器模式的例子。解決的是“對象部分”的需求變化問(wèn)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(fēng)格或現代風(fēng)格的墻或屋子，這時(shí)可以通過(guò)拷貝一個(gè)已有的原型對象來(lái)生成新對象，就是一個(gè)原型模式的例子了。通過(guò)克隆來(lái)解決“易變對象”的創(chuàng )建問(wèn)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(chǎng)類(lèi)來(lái)支持。通常，設計以使用Factory Method開(kāi)始，并且當設計者發(fā)現需要更大的靈活性時(shí)，設計便會(huì )向其他設計模式演化，當你在多個(gè)設計模式之間進(jìn)行權衡的時(shí)候，了解多個(gè)設計模式可以給你提供更多的選擇余地。
總結
使用創(chuàng )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(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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