Java Builder模式实现原理及优缺点解析

Builder 模式中文叫作建造者模式，又叫生成器模式，它属于对象创建型模式，是将一个复杂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。建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象，它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们，用户不需要知道内部的具体构建细节。下图是建造者模式的通用类图：

在建造者模式中，有如下４种角色：

• Product：产品角色
• Builder：抽象建造者，定义产品接口
• ConcreteBuilder：具体建造者，实现Builder定义的接口，并且返回组装好的产品
• Director：指挥者，属于这里面的老大，你需要生产什么产品都直接找它。

建造者模式应用举例

家装

家装不管是精装还是简装，它的流程都相对固定，所以它适用于建造者模式。我们就以家装为例，一起来学习了解一下建造者模式。下图是家装建造者模式简单的 UML 图。

1、家装对象类

/**
 * 家装对象类
 */
public class House {
  // 买家电
  private String jiadian;

  // 买地板
  private String diban;
  // 买油漆
  private String youqi;

  public String getJiadian() {
    return jiadian;
  }

  public void setJiadian(String jiadian) {
    this.jiadian = jiadian;
  }

  public String getDiban() {
    return diban;
  }

  public void setDiban(String diban) {
    this.diban = diban;
  }

  public String getYouqi() {
    return youqi;
  }

  public void setYouqi(String youqi) {
    this.youqi = youqi;
  }

  @Override
  public String toString() {
    return "House{" +
        "jiadian='" + jiadian + '\'' +
        ", diban='" + diban + '\'' +
        ", youqi='" + youqi + '\'' +
        '}';
  }
}

2、抽象建造者 Builder 类

/**
 * 抽象建造者
 */
public interface HouseBuilder {
  // 买家电
  void doJiadian();
  // 买地板
  void doDiBan();
  // 买油漆
  void doYouqi();

  House getHouse();
}

3、具体建造者－简装建造者类

/**
 * 简装创建者
 */
public class JianzhuangBuilder implements HouseBuilder {

  private House house = new House();

  @Override
  public void doJiadian() {
    house.setJiadian("简单家电就好");
  }

  @Override
  public void doDiBan() {
    house.setDiban("普通地板");
  }

  @Override
  public void doYouqi() {
    house.setYouqi("污染较小的油漆就行");
  }

  @Override
  public House getHouse() {
    return house;
  }
}

4、具体建造者－精装建造者类

/**
 * 精装创建者
 */
public class jingzhuangBuilder implements HouseBuilder {

  private House house = new House();

  @Override
  public void doJiadian() {
    house.setJiadian("二话不说，最好的");
  }

  @Override
  public void doDiBan() {
    house.setDiban("二话不说，实木地板");
  }

  @Override
  public void doYouqi() {
    house.setYouqi("二话不说，给我来0污染的");
  }

  @Override
  public House getHouse() {
    return house;
  }
}

5、指挥官－家装公司类

/**
 * 家装公司，值需要告诉他精装还是简装
 */
public class HouseDirector {

  public House builder(HouseBuilder houseBuilder){
    houseBuilder.doDiBan();
    houseBuilder.doJiadian();
    houseBuilder.doYouqi();
    return houseBuilder.getHouse();
  }
}

6、测试

public class App {
  public static void main(String[] args) {
    house();
  }

  public static void house(){
    HouseDirector houseDirector = new HouseDirector();
    // 简装
    JianzhuangBuilder jianzhuangBuilder = new JianzhuangBuilder();
    System.out.println("我要简装");
    System.out.println(houseDirector.builder(jianzhuangBuilder));

    // 精装
    jingzhuangBuilder jingzhuangBuilder = new jingzhuangBuilder();
    System.out.println("我要精装");
    System.out.println(houseDirector.builder(jingzhuangBuilder));

  }
}

输出结果

我们以家装为例，实现了两个具体的建造者，一个简装建造者、一个精装建造者。我们只需要告诉家装公司，我是需要简装还是精装，他会去帮我们安排，我不需要知道里面具体的细节。怎么样，建造者模式学回了吗？

对象构建

在日常开发中，你是不是会经常看到下面这种代码:

return new Docket(DocumentationType.SWAGGER_2)
    .apiInfo(apiInfo())
    .select()
    .apis(RequestHandlerSelectors.basePackage("com.curry.springbootswagger.controller"))
    .paths(PathSelectors.any())
    .build();

是不是很优美？学会了 Builder 模式之后，你也可以通过这种方式进行对象构建。它是通过变种的 Builder 模式实现的。先不解释了，我们先用 Builder 模式来实现跟上述的对象构建，使用学生类为例。

学生对象代码：

public class Student {

  private String name;

  private int age;

  private int num;

  private String email;

  // 提供一个静态builder方法
  public static Student.Builder builder() {
    return new Student.Builder();
  }
  // 外部调用builder类的属性接口进行设值。
  public static class Builder{
    private String name;

    private int age;

    private int num;

    private String email;

    public Builder name(String name) {
      this.name = name;
      return this;
    }

    public Builder age(int age) {
      this.age = age;
      return this;
    }

    public Builder num(int num) {
      this.num = num;
      return this;
    }

    public Builder email(String email) {
      this.email = email;
      return this;
    }

    public Student build() {
      // 将builder对象传入到学生构造函数
      return new Student(this);
    }
  }
  // 私有化构造器
  private Student(Builder builder) {
    name = builder.name;
    age = builder.age;
    num = builder.num;
    email = builder.email;
  }

  @Override
  public String toString() {
    return "Student{" +
        "name='" + name + '\'' +
        ", age=" + age +
        ", num=" + num +
        ", email='" + email + '\'' +
        '}';
  }
}

调用代码：

  public static void student(){
    Student student = Student.builder().name("平头哥").num(1).age(18).email("平头哥@163.com").build();
    System.out.println(student);
  }

可以看到，变种 Builder 模式包括以下内容：

• 在要构建的类内部创建一个静态内部类 Builder
• 静态内部类的参数与构建类一致
• 构建类的构造参数是 静态内部类，使用静态内部类的变量一一赋值给构建类
• 静态内部类提供参数的 setter 方法，并且返回值是当前 Builder 对象
• 最终提供一个 build 方法构建一个构建类的对象，参数是当前 Builder 对象

可能你会说，这种写法实现太麻烦了，确实需要我们写很多额外的代码，好在前辈们已经开发出了lombok来拯救我们，我们只需要引入lombok插件，然后在实体类上添加@Builder注解，你就可以实用 Builder 模式构建对象了。

建造者模式的优缺点

优点

• 在建造者模式中， 客户端不必知道产品内部组成的细节，将产品本身与产品的创建过程解耦，使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象
• 每一个具体建造者都相对独立，而与其他的具体建造者无关，因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者， 用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象
• 可以更加精细地控制产品的创建过程 。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中，使得创建过程更加清晰，也更方便使用程序来控制创建过程
• 增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，指挥者类针对抽象建造者类编程，系统扩展方便，符合“开闭原则”

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。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。