(第Ⅱ部分 创建型模式篇) 第6章 创建型模式专题总结

    技术2025-05-04  17

    概述 创建型模式,就是用来创建对象的模式,抽象了实例化的过程。它帮助一个系统独立于如何创建、组合和表示它的那些对象。本文对五种常用创建型模式进行了比较,通过一个游戏开发场景的例子来说该如何使用创建型模式。 为什么需要创建型模式 所有的创建型模式都有两个永恒的主旋律:第一,它们都将系统使用哪些具体类的信息封装起来;第二,它们隐藏了这些类的实例是如何被创建和组织的。外界对于这些对象只知道它们共同的接口,而不清楚其具体的实现细节。正因如此,创建型模式在创建什么( what ),由谁( who )来创建,以及何时( when )创建这些方面,都为软件设计者提供了尽可能大的灵活性。 假定在一个游戏开发场景中,会用到一个现代风格房屋的对象,按照我们的一般想法,既然需要对象就创建一个: ModernRoom room = new ModernRoom(); 好了,现在现代风格房屋的对象已经有了,如果这时房屋的风格变化了,需要的是古典风格的房屋,修改一下: Classical Room room = new Classical Room(); 试想一下,在我们的程序中有多少处地方用到了这样的创建逻辑,而这里仅仅是房屋的风格变化了,就需要修改程序中所有的这样的语句。现在我们封装对象创建的逻辑,把对象的创建放在一个工厂方法中: ModernFactory factory = new ModernFactory(); ModernRoom room = factory. Create(); 当房屋的风格变化时,只需要修改 Classical Factory factory = new Classical Factory(); Classical Room room = factory. Create(); 而其它的用到 room 的地方仍然不变。这就是为什么需要创建型模式了。创建者模式作用可以概括为如下两点: 1 .封装创建逻辑,绝不仅仅是 new 一个对象那么简单。 2 .封装创建逻辑变化,客户代码尽量不修改,或尽量少修改。 常见的五种创建型模式 单件模式 Singleton Pattern )解决的是实体对象的个数问题,其他的都是解决 new 所带来的耦合关系问题。 工厂方法模式 Factory Pattern )在工厂方法中,工厂类成为了抽象类,其实际的创建工作将由其具体子类来完成。工厂方法的用意是定义一个创建产品对象的工厂接口,将实际创建工作推迟到子类中去,强调的是“单个对象”的变化。 抽象工厂模式 Abstract Factory )抽象工厂是所有工厂模式中最为抽象和最具有一般性的一种形态。抽象工厂可以向客户提供一个接口,使得客户可以在不必指定产品的具体类型的情况下,创建多个产品族中的产品对象,强调的是“系列对象”的变化。 生成器模式 Builder Pattern )把构造对象实例的逻辑移到了类的外部,在这个类的外部定义了这个类的构造逻辑。他把一个复杂对象的构造过程从对象的表示中分离出来。其直接效果是将一个复杂的对象简化为一个比较简单的目标对象。他强调的是产品的构造过程。 原型模式 Prototype Pattern )和工厂模式一样,同样对客户隐藏了对象创建工作,但是,与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是,原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。 如何选择使用创建型模式 继续考虑上面提到的游戏开发场景,假定在这个游戏场景中我们使用到的有墙( Wall ),屋子( Room ),门( Door )几个部件。在这个过程中,同样是对象的创建问题,但是会根据所要解决的问题不同而使用不同的创建型模式。 如果在游戏中,一个屋子只允许有一个门存在,那么这就是一个使用 Signleton 模式的例子,确保只有一个 Door 类的实例被创建。解决的是对象创建个数的问题。 示例代码: using System; public sealed class SigletonDoor {     static readonly SigletonDoor instance= new SigletonDoor();     static SigletonDoor()     {     }     public static SigletonDoor Instance     {         get         {             return instance;         }     } } 在游戏中需要创建墙,屋子的实例时,为了避免直接对构造器的调用而实例化类,这时就是工厂方法模式了,每一个部件都有它自己的工厂类。解决的是“单个对象”的需求变化问题。 示例代码: 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();;     } } 在游戏场景中,不可能只有一种墙或屋子,有可能有现代风格( Modern ),古典风格( Classical )等多系列风格的部件。这时就是一系列对象的创建问题了,是一个抽象工厂的例子。解决的是“系列对象”的需求变化问题。 示例代码: 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();     } } 如果在游戏场景中,构成某一个场景的算法比较稳定,例如:这个场景就是用四堵墙,一个屋子,一扇门来构成的,但具体是用什么风格的墙、屋子和门则是不停的变化的,这就是一个生成器模式的例子。解决的是“对象部分”的需求变化问题。 示例代码: 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 );     } } 如果在游戏中,需要大量的古典风格或现代风格的墙或屋子,这时可以通过拷贝一个已有的原型对象来生成新对象,就是一个原型模式的例子了。通过克隆来解决“易变对象”的创建问题。 示例代码: 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();     } } 究竟选用哪一种模式最好取决于很多的因素。使用 Abstract Factory Prototype Pattern Builder Pattern 的设计比使用 Factory Method 的设计更加灵活,但是也更加复杂,尤其 Abstract Factory 需要庞大的工厂类来支持。通常,设计以使用 Factory Method 开始,并且当设计者发现需要更大的灵活性时,设计便会向其他设计模式演化,当你在多个设计模式之间进行权衡的时候,了解多个设计模式可以给你提供更多的选择余地。 总结

    使用创建者模式是为了提高系统的可维护性和可扩展性,提高应对需求变化的能力! 参考文献: 《设计模式中文版》 《DesignPatternsExplained》   idior 的《你了解创建者模式了吗? --- 创建者模式详解 》   MSDN WebCast:http://www.microsoft.com/china/msdn/events/webcasts/shared/Webcast/MSDNWebCast.aspx

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