4. Builder

關於 Builder 本篇將討論以下幾個問題

1. 關於 Builder

2. UML

3. 將 UML 轉為程式碼

4. 情境

測試環境：

OS：Windows 10
IDE：Visual Studio 2019

1. 關於 Builder

Separate the construction of a complex object from its representation so that the same construction process can create different representations.

by Gang of Four

• 將復雜物件的傳入參數由建構子中抽離，以便相同的建構子可以依據不同的傳入參數而有不同樣貌

Builder(建造者)屬於創建型(Creational Patterns)，當遇到初始化步驟複雜的類別時，使用 Builder 來包裝初始化邏輯，呼叫端依據需求選擇相對應的 Builder 實作，以減低使用的複雜度，當遇到需要於傳入參數加上約束條件時，可使用 Builder 來處理相關邏輯。

優點：

• 符合 單一職責原則(Single Responsibility Principle)
• 可簡化傳入參數過多問題，並將複雜邏輯抽離

缺點：

• 會增加許多 class 造成程式複雜度增加

2. UML

Class 間關聯：

• Director 可包含 Builder
• ConcreteBuilder 繼承 Builder
• ConcreteBuilder 依賴 Product

Class：

• Director：定義建造的流程細節
• Builder：建造者的抽象類別或介面
• ConcreteBuilder：建造者的實作，用來取得建構子中的複雜參數 & 構造Product
• Product：正在構造的複雜物件

3. 將 UML 轉為程式碼

正在構造的複雜物件

/// <summary>
/// 正在構造的複雜物件
/// </summary>
public class Product
{
    private List<string> _parts = new List<string>();

    public void Add(string part)
    {
        _parts.Add(part);
    }

    public void Show()
    {
        Console.WriteLine("\nProduct Parts -------");

        foreach (string part in _parts)
        {
            Console.WriteLine(part);
        }
    }
}

建造者方法的介面

/// <summary>
/// 建造者方法的介面
/// </summary>
public interface IBuilder
{
    void BuildPartA();
    void BuildPartB();
    Product GetResult();
}

建造者方法的實作

/// <summary>
/// 建造者方法的實作 1
/// </summary>
public class ConcreteBuilder1 : IBuilder
{
    private Product _product = new Product();

    public void BuildPartA()
    {
        _product.Add("PartA1");
    }

    public void BuildPartB()
    {
        _product.Add("PartB1");
    }

    public Product GetResult()
    {
        return _product;
    }
}

/// <summary>
/// 建造者方法的實作 2
/// </summary>
public class ConcreteBuilder2 : IBuilder
{
    private Product _product = new Product();

    public void BuildPartA()
    {
        _product.Add("PartA2");
    }

    public void BuildPartB()
    {
        _product.Add("PartB2");
    }

    public Product GetResult()
    {
        return _product;
    }
}

定義建造的流程細節

/// <summary>
/// 定義建造的流程細節
/// </summary>
public class Director
{
    public void Construct(IBuilder builder)
    {
        builder.BuildPartA();
        builder.BuildPartB();
    }
}

1. 建立director
2. 建立builder並傳入director中，透過director定義構造流程
3. 透過builder建立product

static void Main(string[] args)
{
    Default.Director director = new Default.Director();

    var builder1 = new Default.ConcreteBuilder1();
    var builder2 = new Default.ConcreteBuilder2();

    director.Construct(builder1);
    var product1 = builder1.GetResult();
    product1.Show();

    director.Construct(builder2);
    var product2 = builder2.GetResult();
    product2.Show();

    Console.ReadLine();
}

執行結果

Product Parts -------
PartA1
PartB1

Product Parts -------
PartA2
PartB2

4. 情境

我們接到了一個付款的需求

• 需要能支援現有的兩種付款方式(現金、ApplePay)
• 要依據付款方式提供折扣
• 為了因應周年慶，還需要依據付款方式加上贈品、紅利點數功能
• 且未來可能會有更多不同的付款方式

處理折扣、贈品、紅利點數等複雜動作

/// <summary>
/// 正在構造的複雜物件
/// </summary>
public class Product
{
    private List<string> _parts = new List<string>();

    private double _discount { get; set; }

    public void SetDiscount(double discount)
    {
        _discount = discount;
    }

    public void Add(string part)
    {
        _parts.Add(part);
    }

    public void Pay(int amount)
    {
        Console.WriteLine("\n-------");

        foreach (string part in _parts)
        {
            Console.WriteLine(part);
        }

        Console.WriteLine($"應收金額：{(int)(amount * _discount)} 元");
    }
}

建造者方法的介面

/// <summary>
/// 建造者方法的介面
/// </summary>
public interface IBuilder
{
    // 折扣
    void Discount();
    // 紅利點數
    void RewardPoints();
    // 贈品
    void Giveaway();

    Product GetPayment();
}

依據現金 & ApplePay 實作折扣、贈品、紅利點數

/// <summary>
/// 建造者方法的現金實作
/// </summary>
public class CashBuilder : IBuilder
{
    private Product _product = new Product();

    public void Discount()
    {
        _product.Add("Cash 不打折");
        _product.SetDiscount(1);
    }

    public void RewardPoints()
    {
        _product.Add("Cash 集點");
    }

    public void Giveaway()
    {
        _product.Add("Cash 送馬克杯");
    }

    public Product GetPayment()
    {
        return _product;
    }
}

/// <summary>
/// 建造者方法的 ApplePay 實作
/// </summary>
public class ApplePayBuilder : IBuilder
{
    private Product _product = new Product();

    public void Discount()
    {
        _product.Add("ApplePay 九折");
        _product.SetDiscount(0.9);
    }

    public void RewardPoints()
    {
        _product.Add("ApplePay 集點");
    }

    public void Giveaway()
    {
        _product.Add("ApplePay 無贈品");
    }

    public Product GetPayment()
    {
        return _product;
    }
}

定義建造的流程細節

/// <summary>
/// 定義建造的流程細節
/// </summary>
public class Director
{
    public void Construct(IBuilder builder)
    {
        // 加入折扣
        builder.Discount();
        // 加入紅利點數
        builder.RewardPoints();
        // 加入贈品
        builder.Giveaway();
    }
}

1. 建立director
2. 建立現金 & ApplePay builder並傳入director中，透過director定義構造流程
3. 透過builder建立現金 & ApplePay Payment

static void Main(string[] args)
{
    Situation.Director director = new Situation.Director();

    var cashBuilder = new Situation.CashBuilder();
    var applePayBuilder = new Situation.ApplePayBuilder();

    director.Construct(cashBuilder);
    var cash = cashBuilder.GetPayment();
    cash.Pay(100);

    director.Construct(applePayBuilder);
    var applePay = applePayBuilder.GetPayment();
    applePay.Pay(100);

    Console.ReadLine();
}

執行結果

-------
Cash 不打折
Cash 集點
Cash 送馬克杯
應收金額：100 元

-------
ApplePay 九折
ApplePay 集點
ApplePay 無贈品
應收金額：90 元

完整程式碼

GitHub：Creational_03_Builder

總結

由於語言特性的關係，C# 可以使用多載的方式減少 Constructor 參數，在情境較為複雜的情況下可以使用 Builder，而較為單純的情況時則可使用多載的方式處理。

參考資料

1. Design Patterns
2. 大話設計模式
3. dofactory
4. Refactoring.Guru

新手上路，若有錯誤還請告知，謝謝