Java设计模式笔记之Builder模式

目录

• Builder模式是怎么来的
• 关于Builder的一点说明
• 线程安全问题
• 经典的Builder模式
• 总结

当我第一次使用Picasso的时候，看见下面的官网示例时，我和我的小伙伴都惊呆了！

Picasso.with(context).load("http://i.imgur.com/DvpvklR.png").into(imageView);

如此简洁明了的使用方式，如此灵活多变的链式调用，让我深深地迷住了，然后我一直苦苦追求它，奈何天资愚笨，不知如何掀起它的神秘面纱...

不好意思，中二病又犯了，重来一遍。经过不懈的努力，终于发现它就是传说中的Builder(建造者)模式，并学会了如何与它亲密相处。

Builder模式是怎么来的

不知道是哪位贤人曾经说过，存在即为合理。Builder模式在众多的框架以及android原生代码中存在（比如AlertDialog)，就一定有其价值，用来解决某些需求。

考虑这样一个场景，假如有一个类(****User****)，里面有很多属性，并且你希望这些类的属性都是不可变的(final)，就像下面的代码：

public class User {
    private final String firstName;     // 必传参数
    private final String lastName;      // 必传参数
    private final int age;              // 可选参数
    private final String phone;         // 可选参数
    private final String address;       // 可选参数
}

在这个类中，有些参数是必要的，而有些参数是非必要的。就好比在注册用户时，用户的姓和名是必填的，而年龄、手机号和家庭地址等是非必需的。那么问题就来了，如何创建这个类的对象呢？

一种可行的方案就是实用构造方法。第一个构造方法只包含两个必需的参数，第二个构造方法中，增加一个可选参数，第三个构造方法中再增加一个可选参数，依次类推，直到构造方法中包含了所有的参数。

    public User(String firstName, String lastName) {
        this(firstName, lastName, 0);
    }

    public User(String firstName, String lastName, int age) {
        this(firstName, lastName, age, "");
    }

    public User(String firstName, String lastName, int age, String phone) {
        this(firstName, lastName, age, phone, "");
    }

    public User(String firstName, String lastName, int age, String phone, String address) {
        this.firstName = firstName;
        this.lastName = lastName;
        this.age = age;
        this.phone = phone;
        this.address = address;
    }

这样做的好处只有一个：可以成功运行。但是弊端很明显：

• 参数较少的时候问题还不大，一旦参数多了，代码可读性就很差，并且难以维护。
• 对调用者来说也很麻烦。如果我只想多传一个address参数，还必需给age、phone设置默认值。而且调用者还会有这样的困惑：我怎么知道第四个String类型的参数该传address还是phone？

第二种解决办法就出现了，我们同样可以根据JavaBean的习惯，设置一个空参数的构造方法，然后为每一个属性设置setters和getters方法。就像下面一样：

public class User {
    private String firstName;     // 必传参数
    private String lastName;      // 必传参数
    private int age;              // 可选参数
    private String phone;         // 可选参数
    private String address;       // 可选参数

    public User() {
    }

    public String getFirstName() {
        return firstName;
    }

    public String getLastName() {
        return lastName;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public String getPhone() {
        return phone;
    }

    public String getAddress() {
        return address;
    }
}

这种方法看起来可读性不错，而且易于维护。作为调用者，创建一个空的对象，然后只需传入我感兴趣的参数。那么缺点呢？也有两点：

• 对象会产生不一致的状态。当你想要传入5个参数的时候，你必需将所有的setXX方法调用完成之后才行。然而一部分的调用者看到了这个对象后，以为这个对象已经创建完毕，就直接食用了，其实User对象并没有创建完成。
• ****User****类是可变的了，不可变类所有好处都不复存在。

终于轮到主角上场的时候了，利用Builder模式，我们可以解决上面的问题，代码如下：

public class User {
    private final String firstName;     // 必传参数
    private final String lastName;      // 必传参数
    private final int age;              // 可选参数
    private final String phone;         // 可选参数
    private final String address;       // 可选参数

    private User(UserBuilder builder) {
        this.firstName = builder.firstName;
        this.lastName = builder.lastName;
        this.age = builder.age;
        this.phone = builder.phone;
        this.address = builder.address;
    }

    public String getFirstName() {
        return firstName;
    }

    public String getLastName() {
        return lastName;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public String getPhone() {
        return phone;
    }

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    public static class UserBuilder {
        private final String firstName;
        private final String lastName;
        private int age;
        private String phone;
        private String address;

        public UserBuilder(String firstName, String lastName) {
            this.firstName = firstName;
            this.lastName = lastName;
        }

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

        public UserBuilder phone(String phone) {
            this.phone = phone;
            return this;
        }

        public UserBuilder address(String address) {
            this.address = address;
            return this;
        }

        public User build() {
            return new User(this);
        }
    }
}

有几个重要的地方需要强调一下：

• ****User****类的构造方法是私有的。也就是说调用者不能直接创建User对象。
• ****User****类的属性都是不可变的。所有的属性都添加了final修饰符，并且在构造方法中设置了值。并且，对外只提供getters方法。
• Builder模式使用了链式调用。可读性更佳。
• Builder的内部类构造方法中只接收必传的参数，并且该必传的参数适用了final修饰符。

相比于前面两种方法，Builder模式拥有其所有的优点，而没有上述方法中的缺点。客户端的代码更容易写，并且更重要的是，可读性非常好。唯一可能存在的问题就是会产生多余的Builder对象，消耗内存。然而大多数情况下我们的Builder内部类使用的是静态修饰的(static)，所以这个问题也没多大关系。

现在，让我们看看如何创建一个User对象呢？

new User.UserBuilder("王", "小二")
                .age(20)
                .phone("123456789")
                .address("亚特兰蒂斯大陆")
                .build();

相当整洁，不是吗？你甚至可以用一行代码完成对象的创建。

关于Builder的一点说明

线程安全问题

由于Builder是非线程安全的，所以如果要在Builder内部类中检查一个参数的合法性，必需要在对象创建完成之后再检查。

public User build() {
  User user = new user(this);
  if (user.getAge() > 120) {
    throw new IllegalStateException(“Age out of range”); // 线程安全
  }
  return user;
}

上面的写法是正确的，而下面的代码是非线程安全的：

public User build() {
  if (age > 120) {
    throw new IllegalStateException(“Age out of range”); // 非线程安全
  }
  return new User(this);
}

经典的Builder模式

上面介绍的Builder模式当然不是“原生态”的啦，经典的Builder模式的类图如下：

builder

其中：

• Product 产品抽象类。
• Builder 抽象的Builder类。
• ConcretBuilder 具体的Builder类。
• Director 同一组装过程。

当然，之前实例中的Builder模式，是省略掉了Director的，这样结构更加简单。所以在很多框架源码中，涉及到Builder模式时，大多都不是经典GOF的Builder模式，而是省略后的。

总结

到此这篇关于Java设计模式笔记之Builder模式的文章就介绍到这了,更多相关Java设计模式Builder模式内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！