Builder
原创2024年9月25日大约 6 分钟...约 1923 字
你好，我是悦创。
Java 的 Builder 模式（建造者模式）是一种设计模式，通常用于构建复杂对象。它通过一步步地构建一个对象来避免构造函数参数过多的问题，同时提高代码的可读性和灵活性。我们可以通过 Builder 模式在构建对象时指定我们需要的字段，而不必每次都传递所有的参数。
1. 什么时候使用 Builder 模式？
- 构造函数参数过多：如果类有多个可选参数，直接使用构造函数可能会显得混乱。
- 对象不可变：通过 Builder 模式，创建对象的过程在构造完成之后就不会再被修改。
- 提高可读性：可以按需设置不同的参数，而不用处理多个构造函数的重载。
2. Builder 模式的步骤
- 定义类：包含我们要创建的对象的属性。
- 创建 Builder 类：Builder 类和主类（我们要创建的对象的类）会有相同的属性，但 Builder 类将逐步构建对象。
- 设置方法：Builder 类包含用于设置属性的方法，每个方法都会返回 Builder 本身以实现链式调用。
build方法：最后提供一个build方法来创建对象。
3. 实例讲解
假设我们有一个 Person 类，它有多个属性：name、age、address、phoneNumber。有些属性是可选的，我们可以使用 Builder 模式来创建对象。
// 1. 定义 Person 类
public class Person {
private String name;
private int age;
private String address;
private String phoneNumber;
// 私有构造函数，只能通过 Builder 创建
private Person(PersonBuilder builder) {
this.name = builder.name;
this.age = builder.age;
this.address = builder.address;
this.phoneNumber = builder.phoneNumber;
}
// 2. 创建 Builder 类
public static class PersonBuilder {
// 与 Person 类中的属性相同
private String name;
private int age;
private String address;
private String phoneNumber;
// 3. 为每个属性创建 setter 方法，返回 Builder 对象
public PersonBuilder setName(String name) {
this.name = name;
return this;
}
public PersonBuilder setAge(int age) {
this.age = age;
return this;
}
public PersonBuilder setAddress(String address) {
this.address = address;
return this;
}
public PersonBuilder setPhoneNumber(String phoneNumber) {
this.phoneNumber = phoneNumber;
return this;
}
// 4. build 方法返回最终的 Person 对象
public Person build() {
return new Person(this);
}
}
@Override
public String toString() {
return "Person{name='" + name + "', age=" + age +
", address='" + address + "', phoneNumber='" + phoneNumber + "'}";
}
public static void main(String[] args) {
// 5. 使用 Builder 创建对象
Person person = new Person.PersonBuilder()
.setName("Alice")
.setAge(30)
.setAddress("123 Main St")
.setPhoneNumber("555-1234")
.build();
System.out.println(person); // 输出：Person{name='Alice', age=30, address='123 Main St', phoneNumber='555-1234'}
}
}4. 代码分析
- Person 类：包含四个属性：
name、age、address、phoneNumber。构造函数是私有的，只有通过PersonBuilder才能创建Person对象。 - PersonBuilder 类：内部静态类，包含与
Person类相同的属性，并提供链式调用的 setter 方法。 - 链式调用：每个
set方法都返回this（即PersonBuilder实例本身），以便可以连续调用多个set方法。 build方法：一旦所有所需属性都已设置，build方法将返回一个新的Person对象。- 使用 Builder 创建对象：在
main方法中，通过链式调用设置所需的属性，最后通过build方法生成对象。
5. Builder 模式的优点
- 简化代码：避免了多个构造函数的重载，让代码更清晰。
- 灵活性：可以按需设置不同的属性，避免在创建对象时传入不必要的参数。
- 不可变性：对象一旦构建，就不会再被修改，增加了安全性。
这样，你就可以很容易地通过 Builder 模式创建对象，即使这个对象有很多可选的参数。
6. Coder
- 传统情况下，我们通过构造函数来创建对象，可能会有多个构造函数来处理不同的情况。如果
Person类的属性较多，构造函数的参数会变得非常复杂。 - 使用 Builder 模式，我们可以更加灵活地构建对象，只设置需要的属性，而不必为各种组合创建不同的构造函数。
Code1
public class Person {
private String name;
private int age;
private String address;
private String phoneNumber;
// 1. 带所有参数的构造函数
public Person(String name, int age, String address, String phoneNumber) {
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
this.phoneNumber = phoneNumber;
}
// 2. 如果参数较少，我们可能需要额外的构造函数
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
this.address = "Unknown"; // 默认值
this.phoneNumber = "N/A"; // 默认值
}
@Override
public String toString() {
return "Person{name='" + name + "', age=" + age +
", address='" + address + "', phoneNumber='" + phoneNumber + "'}";
}
public static void main(String[] args) {
// 3. 创建对象
Person person1 = new Person("Alice", 30, "123 Main St", "555-1234");
Person person2 = new Person("Bob", 25); // 使用简化的构造函数
System.out.println(person1); // 输出：Person{name='Alice', age=30, address='123 Main St', phoneNumber='555-1234'}
System.out.println(person2); // 输出：Person{name='Bob', age=25, address='Unknown', phoneNumber='N/A'}
}
}Code2
public class Person {
private String name;
private int age;
private String address;
private String phoneNumber;
// 1. 私有构造函数，只能通过 Builder 创建对象
private Person(PersonBuilder builder) {
this.name = builder.name;
this.age = builder.age;
this.address = builder.address;
this.phoneNumber = builder.phoneNumber;
}
// 2. 静态内部类 PersonBuilder
public static class PersonBuilder {
private String name;
private int age;
private String address = "Unknown"; // 默认值
private String phoneNumber = "N/A"; // 默认值
// 3. set 方法，返回当前 Builder 对象，实现链式调用
public PersonBuilder setName(String name) {
this.name = name;
return this;
}
public PersonBuilder setAge(int age) {
this.age = age;
return this;
}
public PersonBuilder setAddress(String address) {
this.address = address;
return this;
}
public PersonBuilder setPhoneNumber(String phoneNumber) {
this.phoneNumber = phoneNumber;
return this;
}
// 4. build 方法，创建 Person 对象
public Person build() {
return new Person(this);
}
}
@Override
public String toString() {
return "Person{name='" + name + "', age=" + age +
", address='" + address + "', phoneNumber='" + phoneNumber + "'}";
}
public static void main(String[] args) {
// 5. 使用 Builder 创建对象
Person person1 = new Person.PersonBuilder()
.setName("Alice")
.setAge(30)
.setAddress("123 Main St")
.setPhoneNumber("555-1234")
.build();
Person person2 = new Person.PersonBuilder()
.setName("Bob")
.setAge(25)
.build(); // 未设置 address 和 phoneNumber，将使用默认值
System.out.println(person1); // 输出：Person{name='Alice', age=30, address='123 Main St', phoneNumber='555-1234'}
System.out.println(person2); // 输出：Person{name='Bob', age=25, address='Unknown', phoneNumber='N/A'}
}
}对比
| 特性 | 没有 Builder 模式 | 使用 Builder 模式 |
|---|---|---|
| 构造函数数量 | 需要多个构造函数，处理不同参数组合 | 只需一个私有构造函数，通过 Builder 构建对象 |
| 参数管理 | 调用时必须提供所有参数，容易出错 | 可以通过链式调用逐步设置参数，灵活性更高 |
| 可读性 | 传递多个参数时，可能不清楚每个参数的具体含义 | 使用 set 方法，清晰标识每个参数是什么 |
| 默认值处理 | 需要在不同构造函数中手动设置默认值 | Builder 内部可以为属性设置默认值，未设置的属性自动使用默认值 |
| 对象的创建方式 | 必须通过构造函数一次性创建，难以调整 | 可以分步骤构建对象，选择性地设置需要的属性 |
通过 Builder 模式，你可以灵活地创建对象，避免了构造函数过多、参数传递混乱等问题。这种方式尤其适合属性较多或创建过程复杂的类。
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