使用建造者模式模拟游戏地图的创建

Posted 2022-12-02 zaijianba

使用建造者模式模拟游戏地图的创建

换种形式学设计模式，让自己更有兴趣的学设计模式 ：）

本文使用了建造者模式创建不同的游戏地图，当然是用控制台模拟的假地图...

1 何为建造者模式

1.1 介绍

建造者模式，是将一个复杂的对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

建造者模式隐藏了复杂对象的创建过程，它把复杂对象的创建过程加以抽象，通过子类继承或者重载的方式，动态的创建具有复合属性的对象。

1.2 特点

• 隔离复杂对象的创建和使用，相同的方法，不同执行顺序，产生不同事件结果
• 多个部件都可以装配到一个对象中，但产生的运行结果不相同
• 产品类非常复杂或者产品类因为调用顺序不同而产生不同作用
• 初始化一个对象时，参数过多，或者很多参数具有默认值
• Builder模式不适合创建差异性很大的产品类
  产品内部变化复杂，会导致需要定义很多具体建造者类实现变化，增加项目中类的数量，增加系统的理解难度和运行成本
• 需要生成的产品对象有复杂的内部结构，这些产品对象具备共性；

总的来说，建造者模式就是把一个个零部件添加到了一样产品上，最后创建出一个完整的产品，不同产品之间需要有共性，例如汽车都有轮子和引擎，可能引擎马力不同，轮子数量不同，用户只需要挑选成品产品而不需要知道造车子的细节。

2 建造者模式框架

2.1 建造者模式UML图

2.2 包含角色

• 指挥者（Director）直接和客户（Client）进行需求沟通；
• 沟通后指挥者将客户创建产品的需求划分为各个部件的建造请求（Builder）；
• 将各个部件的建造请求委派到具体的建造者（ConcreteBuilder）；
• 各个具体建造者负责进行产品部件的构建；
• 最终构建成具体产品（Product）。

3 创建游戏地图

3.1 需求分析

用户通过客户端选择地图种类之后，系统自动为用户创建不同的游戏地图。

游戏地图包含两种：

• 森林地图（树多）
• 怪兽地图（怪兽多）

地图包含的共通元素有：

• 树
• 路
• 怪兽
• NPC

3.2 确定模式

通过分析可知：

1. 最终产品 游戏地图 差异性不大，包含共通性。
2. 最终产品包含多种元素，有一定的复杂性。
3. 地图元素的不同决定了地图的差异性，

通过以上的项目特点，我们可以看到建造者模式很符合本项目需求。??

3.3 代码编写

3.3.1 项目结构图

3.3.2 产品零配件代码

此项目中的产品零件即为地图元素

地图元素抽象类：

    /// <summary>
    /// 地图元素抽象类
    /// </summary>
    abstract class IMapElement
    
        //x坐标
        public int _x;
        //y坐标
        public int _y;
        public string _name;
        public IMapElement(string name)
        
            //模拟加载地图元素耗时，并且需要一定间隔让随机数产生不重复
            Thread.Sleep(100);
            Random random = new Random();
            this._x = random.Next(0, 100);
            this._y = random.Next(0, 100);
            this._name = name;

        
        //元素展示
        public abstract void Dispaly();
    

具体地图元素类：包含怪兽、NPC、树、路

/// <summary>
/// 怪兽类
/// </summary>
class Monster : IMapElement

    public double _blood;
    public Monster(string name) : base(name)
    
        this._blood =new Random().Next(0,100);
    
    public override void Dispaly()
    
        Console.WriteLine($"元素类型：怪兽;血量：_blood;元素名称：_name;元素坐标x:_x,y:_y;\\r\\n");
    

    /// <summary>
    /// NPC类
    /// </summary>
    class NPC : IMapElement
    
        public string _job;
        public NPC(string name, string job) : base(name)
        
            this._job = job;
        
        public override void Dispaly()
        
            Console.WriteLine($"元素类型：NPC;职位：_job;元素名称：_name;元素坐标x:_x,y:_y;\\r\\n");
        
    

/// <summary>
/// 树类
/// </summary>
class Tree : IMapElement

    public int _height;
    public Tree(string name) : base(name)
    
        this._height = new Random().Next(1,50);
    

    public override void Dispaly()
    
        Console.WriteLine($"元素类型：树;高度：_heightm;元素名称：_name;元素坐标x:_x,y:_y;\\r\\n");
    

/// <summary>
/// 路
/// </summary>
class Way : IMapElement

    public int _length;
    public Way(string name) : base(name)
    
        this._length = new Random().Next(100,10000);
    

    public override void Dispaly()
    
        Console.WriteLine($"元素类型：路;长度：_lengthm;元素名称：_name;元素坐标x:_x,y:_y;\\r\\n");
    

这些地图元素是地图的"零配件",地图元素的不同导致地图种类的不同。

3.3.3 具体产品

此项目中具体的产品即为地图(Game Map)

游戏地图类：

/// <summary>
/// 游戏场景（具体的产品）
/// </summary>
class GameMap

    //地图元素集合
    public IList<IMapElement> MapElements = new List<IMapElement>();
    /// <summary>
    /// 添加地图元素
    /// </summary>
    /// <param name="MapElement"></param>
    public void AddMapElements(IMapElement MapElement)
    
        MapElements.Add(MapElement);
    
    /// <summary>
    /// 展示地图
    /// </summary>
    public void Show()
    
        Console.WriteLine("——————————————————————地图显示————————————————————\\r\\n");
        foreach (var element in MapElements)
        
            element.Dispaly();
        
    

3.3.4 创建者接口

创建者接口为创建一个Product对象的各个部位指定抽象接口。

interface IGameMapBuilder

    void BuilderTree();
    void BuilderWay();
    void BuilderMonster();
    void BuilderNPC();
    GameMap GetGameMap();

3.3.5 具体创建者

具体创建者是产品构建差异体现，具体实现如何构建产品。

本项目中的具体创建者有两个：

• ForestMapBuilder（森林地图创建者）
• MonsterMapBuilder（怪兽地图创建者）

这两个创建者都继承抽象创建者IGameMapBuilder

ForestMapBuilder：

/// <summary>
/// 森林游戏场景具体建造者----特点：树多 
/// </summary>
class ForestMapBuilder : IGameMapBuilder

    private GameMap gameMap = new GameMap();
    public void BuilderMonster()
    
        Monster monster1 = new Monster("哥斯拉");
        Monster monster2 = new Monster("异形");
        Monster monster3 = new Monster("女朋友");
        gameMap.AddMapElements(monster1);
        gameMap.AddMapElements(monster2);
        gameMap.AddMapElements(monster3);
    
    public void BuilderNPC()
    
        NPC npc1 = new NPC("NPC", "任务接取处");
        gameMap.AddMapElements(npc1);
    
    public void BuilderTree()
    
        for (int i = 0; i < 15; i++)
        
            gameMap.AddMapElements(new Tree($"树i"));
        
    
    public void BuilderWay()
    
        Way way = new Way("主路");
        gameMap.AddMapElements(way);
    
    public GameMap GetGameMap()
    
        return gameMap;
    

MonsterMapBuilder:

/// <summary>
/// 怪物地图创建者 特点：怪物多
/// </summary>
class MonsterMapBuilder : IGameMapBuilder

    private GameMap gameMap = new GameMap();
    public void BuilderMonster()
    
        for (int i = 0; i < 15; i++)
        
            gameMap.AddMapElements(new Monster($"怪物i"));
        
    
    public void BuilderNPC()
    
        NPC npc1 = new NPC("任务npc", "任务接取处");
        NPC npc2 = new NPC("商店npc", "购买物品");
        gameMap.AddMapElements(npc1);
        gameMap.AddMapElements(npc2);
    
    public void BuilderTree()
    
        for (int i = 0; i < 3; i++)
        
            gameMap.AddMapElements(new Tree($"树i"));
        
    
    public void BuilderWay()
    
        Way way1 = new Way("主路");
        Way way2 = new Way("史诗之路");
        gameMap.AddMapElements(way1);
        gameMap.AddMapElements(way2);
    
    public GameMap GetGameMap()
    
        return gameMap;
    

3.3.6 指挥者

指挥者指定创建者创建，并且决定创建顺序

本项目中的创建者为GameMapDirect

class GameMapDirector

    public void Construct(IGameMapBuilder builder)
    
        Console.WriteLine("---------------正在加载树资源-----------------");
        builder.BuilderTree();
        Console.WriteLine("---------------正在加载怪物资源---------------");
        builder.BuilderMonster();
        Console.WriteLine("---------------正在加载道路资源---------------");
        builder.BuilderWay();
        Console.WriteLine("---------------正在加载NPC资源----------------");
        builder.BuilderNPC();
        Console.WriteLine("-----------------资源加载完毕-----------------");
    

Construct()方法参数为创建者，方法内部指定了创建顺序。

3.3.7 客户端代码

    static void Main(string[] args)
    
        Console.WriteLine("请选择地图类型：1.怪兽地图 2.森林地图");
        string result = Console.ReadLine().Trim();
        IGameMapBuilder builder = null;
        if (Convert.ToInt32(result) == 1)
        
            Console.WriteLine("--------------正在加载怪兽地图--------------------");
            builder = new MonsterMapBuilder();
        
        else
        
            Console.WriteLine("--------------正在加载森林地图--------------------");
            builder = new ForestMapBuilder();
        
        GameMapDirector director = new GameMapDirector();

        //建造者指派builder去建造地图
        director.Construct(builder);
        //建造者建造好地图之后返回地图
        GameMap gameMap = builder.GetGameMap();
        //地图呈现
        gameMap.Show();
        Console.Read();
    

3.3.8 最终结果

可以看到，玩家选择了怪兽地图，指挥者指定怪兽地图建造者建造地图，建造顺序按照指挥者方法内部顺序加载地图，最后呈现了一个怪物很多的地图：）

4 总结

4.1 优缺点：

优点：

• 使用建造者模式可以使客户端不必知道产品内部组成的细节。
• 具体的建造者类之间是相互独立的，这有利于系统的扩展。
• 具体的建造者相互独立，因此可以对建造的过程逐步细化，而不会对其他模块产生任何影响。

缺点：

• 建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似；如果产品之间的差异性很大，则不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。
• 如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大。

4.2 和抽象工厂对比

• 抽象工厂返回一个一系列相关产品族，建造者返回一个组装好的完整产品。
• 在抽象工厂模式中，客户端实例化工厂类，然后调用工厂方法获取所需产品对象，而在建造者模式中，客户端可以不直接调用建造者的相关方法，而是通过指挥者类来指导如何生成对象，包括对象的组装过程和建造步骤，它侧重于一步步构造一个复杂对象，返回一个完整的对象 。
• 如果将抽象工厂模式看成汽车配件生产工厂，生产一个产品族的产品，那么建造者模式就是一个汽车组装工厂，通过对部件的组装可以返回一辆完整的汽车

? 看到第三点突然想到，本项目中的地图元素可以使用简单工厂实现或者工厂方法模式实现，简单工厂的话就用Switch xxxxx,使用工厂方法模式的话就有TreeFactory、MonsterFactory....

? 如果再之后怪兽细分为各种怪兽：皮卡丘、小拉达、等等等...那么就可以用抽象工厂模式生产怪兽族。。。妙呀??

---

版权声明：本文为吴恺的原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文地址：https://www.cnblogs.com/zaijianba/p/11584625.html

我的个人博客地址：www.wukailiving.cn

本文是个小菜鸡写的，对代码理解并不深刻，轻喷。

如有不足之处，欢迎指正！