Java设计模式之建造者模式详解（Builder Pattern）

在日常的开发工作中，我们常常需要创建一些复杂的对象。这些对象可能包含许多不同的属性，并且这些属性的初始化过程可能相当复杂。在这种情况下，建造者模式是一种非常有用的设计模式，因为它允许我们分步骤地创建复杂的对象。

概念和原理：

建造者模式（Builder Pattern）是一种创建型设计模式，它用于构建复杂的对象。这种模式通常用于构建具有许多属性的对象，并且允许用户通过使用一组流畅的API逐个设置这些属性，而不是通过使用大量的构造函数参数去设置。

它的工作原理就是将复杂对象的构建与其表示分离。这说明我们可以使用一个建造者对象来创建和配置一个复杂的对象，而不需要了解这个复杂对象的内部工作原理。这样可以使代码更加灵活，更容易维护和扩展。

一、代码示例

1.1 普通使用

我们先定义一个“手机”类，这个对象有许多属性，比如品牌、内存、价格等… 并且每个属性对对象的构建过程都有特定的要求。我们可以使用建造者模式来逐步构建和配置这个对象。

public class Phone {
    // 品牌
    private String brand;
    // 内存
    private String memory;
    // 价格
    private int price;

    private Phone(Builder builder) {
        this.brand= builder.brand;
        this.memory = builder.memory;
        this.price= builder.price;
    }

    public static class Builder {
        private String brand;
    	private String memory;
    	private int price;

        public Builder setBrand(String brand) {
            this.brand= brand;
            return this; // 返回当前对象，以便进行链式调用
        }
        
		public Builder setMemory(String memory) {
            if (memory!= null && !memory.isEmpty()) { // 验证memory是否有效
                this.memory= memory;
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("Invalid memory specification");
            }
            return this;
        }

        public Builder setPrice(int price) {
            if (price> 0) { // 验证price是否有效
                this.price= price;
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("price must be greater than 0");
            }
            return this;
        }
        
        public Phone build() {
            return new Phone(this);
        }
    }

    // 省略getter和setter方法...
}

现在，我们可以使用建造者模式来创建“手机”对象：

Phone phone = new Phone.Builder()  
                        .setBrand("小米")  
                        .setMemory("512G")  
                        .setPrice(2999)  
                        .build();

这样，我们就可以通过链式调用的方式逐步设置和构建“电脑”对象，并验证每个属性的有效性。此外，通过将构建过程封装在建造者类中，我们可以更加灵活地改变对象的创建过程，而不需要去修改表示的代码。

1.2 使用lombok

这就不得不请出我们java开发的必备神器了哈哈，Lombok是一个Java库，它可以通过注解自动创建getter、setter、equals、hashCode和toString方法，从而减少模板代码的数量。Lombok也可以与建造者模式可以一起使用，以进一步简化代码：

import lombok.Builder;  
import lombok.Data;  
  
@Data  
@Builder  
public class Phone {
    private String brand;
    private String memory;
    private int price;
}

我们使用了Lombok的@Data注解来自动生成getter、setter等方法。@Builder注解告诉Lombok生成一个建造者类，该类具有与Phone类相同的属性，并提供链式调用的方法来设置这些属性。

然后我们可以和前面一样创建“手机”对象：

Phone phone = new Phone.Builder()  
                        .setBrand("苹果")  
                        .setMemory("512G")  
                        .setPrice(8999)  
                        .build();

因为@Builder注解会自动为Phone类生成一个名为PhoneBuilder的静态内部类，该类具有与原始类相同的属性，并且每个属性都有一个返回此构建器的方法。所以这使得我们可以使用链式调用方式来设置属性并构建对象。

二、使用建造者模式的好处

• 链式调用: 建造者模式允许我们通过链式调用的方式来设置对象的属性，这使得代码更加清晰和易于阅读。
• 易于维护: 如果对象具有很多属性，并且这些属性的初始化过程很复杂，那么使用建造者模式可以使得代码更加模块化，更容易理解和维护。
• 分离对象构造和表示: 建造者模式将对象的构造和表示分离开来，使得我们可以灵活地改变对象的创建过程，而不需要去修改表示的代码。

三、使用注意事项

• 对于简单的对象，使用建造者模式可能会过度复杂化代码，所以在决定是否使用建造者模式时，需要权衡利弊。
• 需要注意避免在建造者模式中产生不必要的代码重复。比如，如果不同的方法需要使用相同的属性，那么应该避免在每个方法中都重复创建相同的属性。

四、总结

建造者模式是一种非常有用的设计模式，尤其适用于创建具有很多属性的复杂对象。通过链式调用的方式来设置对象的属性，使得代码更加清晰和易于阅读。同时，将对象的构造和表示分离开来，使得我们可以灵活地改变对象的创建过程。然而，对于简单的对象，使用建造者模式可能会过度复杂化代码，因此在使用时需要权衡利弊。总的来说，掌握好建造者模式，可以让我们的代码更加清晰、易于维护和理解，快使用起来吧 ~