【设计模式】builder 创建者设计模式详解（包含电商应用场景及代码示例）
一、builder 简介
在常见的设计模式中，“Builder” 通常是指一种设计模式，而不是具体的类或方法。Builder 模式是一种创建型设计模式，其目的是通过提供一个独立的构建器类来构建一个复杂对象。
建造者模式（Builder Pattern） 是一种创建型设计模式，它的主要目标是为了将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
1、主要角色
- 产品（Product）：表示被构建的复杂对象。在建造过程完成后，该对象通常包含多个部件。
- 抽象建造者（Builder）：声明了创建产品各个部件的抽象接口。通常包含创建和返回产品的方法。
- 具体建造者（Concrete Builder）：实现了抽象建造者接口，负责实际构建产品的各个部件。具体建造者通常会有一个与产品相关的成员变量，用于保存当前产品的状态。
- 指导者（Director）：负责使用建造者对象构建产品。指导者通常不知道具体产品的类型和内部结构，仅仅负责按照一定的构建步骤调用建造者的方法。
在 Java 中，Builder 模式通常由一个包含所有构建步骤的内部静态类（称为 Builder 类）来实现。这个 Builder 类负责设置对象的各个属性，最后通过一个 build() 方法来构建目标对象。
总体而言，Builder 模式是通过一个独立的构建器类来创建对象，使得对象的构建过程更加灵活和清晰。
二、builder 用法及实现
1、手写builder类
一般来说，builder 的用法如下：
-
创建一个静态内部类作为建造者（Builder）：
private String property1; private int property2; // 私有构造函数，限制直接实例化 private MyClass() { } // Getter 方法省略... // 静态内部类作为建造者 public static class Builder { private MyClass instance = new MyClass(); public Builder withProperty1(String value) { instance.property1 = value; return this; } public Builder withProperty2(int value) { instance.property2 = value; return this; } public MyClass build() { return instance; } } // 其他静态工厂方法或实例方法... // 示例：使用 builder() 创建对象 public static Builder builder() { return new Builder(); } } -
使用建造者设置属性：
MyClass myObject = MyClass.builder() .withProperty1("value1") .withProperty2(42) .build();
通过这种方式，你可以在创建对象的时候逐步设置属性，而不是通过构造函数传递参数。这样的设计使得代码更加清晰，易于维护，尤其当有多个可选属性时，建造者模式可以提供更好的灵活性。
2、Lombok实现
使用 Lombok 这样的工具，它提供了 @Builder 注解，该注解可以用于生成 Builder 模式相关的代码。下面是一个使用 Lombok 的 @Builder 注解的简单示例：详情参考【注解】@Builder、@SuperBuilder Lombok 中的建设者
import lombok.Builder;
import lombok.Getter;
@Getter
@Builder
public class Example {
private final String name;
private final int age;
}
// 在其他类中使用
Example example = Example.builder()
.name("John")
.age(25)
.build();
在这个示例中，Builder 注解帮助生成了一个名为 builder 的静态内部类，该类用于创建 Example 对象的实例。这种方式使得对象的创建更加清晰和方便。
请注意，@Builder 是 Lombok 提供的功能，如果你没有使用 Lombok，你需要手动编写 Builder 模式的代码。
三、作用和优势
1、工作流程
- 客户端（Client）：创建指导者对象，并指定一个具体的建造者对象。
- 指导者（Director）：调用具体建造者的一系列方法，按照一定的步骤来构建产品。
- 具体建造者（Concrete Builder）：实现了具体的构建步骤，负责构建产品的各个部件。
- 产品（Product）：表示最终构建成功的对象。
2、优点
- 分离构建和表示：建造者模式将对象的构建和最终表示分离，使得相同的构建过程可以创建不同的表示。
- 更好的控制构建过程：通过指导者来控制构建过程，可以灵活地配置和改变产品的构建流程。
- 更好的复用性：可以通过不同的具体建造者来创建不同类型的产品，提高了代码的复用性。
- 更好的扩展性：增加新的具体建造者无需修改指导者的代码，符合开闭原则。
四、应用场景
- 需要创建复杂对象：当对象的构建过程较为复杂，涉及多个部件组合，且这些部件可能存在多种组合方式时，可以考虑使用建造者模式。
- 对象的构建步骤顺序不固定：如果对象的构建步骤的顺序不固定，或者某些步骤可以省略，可以通过建造者模式更灵活地构建对象。
- 想要避免使用过多的构造方法：在类的构造方法中，参数的组合可能有多种情况，如果为每一种情况都提供一个构造方法，会导致构造方法的数量急剧增加。建造者模式可以通过一系列的方法来设置对象的不同部分，避免构造方法的爆炸性增长。
- 希望在创建对象时能够更好地控制对象的构建过程：通过使用指导者（Director）来封装对象的构建过程，客户端只需要指定具体的建造者和调用指导者的构建方法，而无需关心对象的具体构建过程。
- 想要避免在客户端暴露产品的内部表示：建造者模式将产品的构建和最终表示分离，客户端只需要关心产品的最终状态而不需要知道具体的构建细节，从而降低了客户端与产品的耦合度。
总的来说，建造者模式适用于需要创建复杂对象，且构建过程灵活多变的场景。在这种模式下，将对象的构建过程封装在具体建造者中，通过指导者来统一调度，使得客户端可以更方便地构建出所需的对象。
五、应用实例（电商）
在电商项目中，一个典型的场景是创建订单（Order）。订单通常包含多个部分，例如订单项、收货地址、支付信息等，而每个部分的构建可能涉及到多个步骤和参数。建造者模式在这种情况下可以很好地应用。
让我们考虑一个简化的订单创建过程，使用建造者模式来构建订单对象。假设订单包括订单号、订单项列表、收货地址、支付信息等。
1、首先，定义订单对象：
// 订单对象
public class Order {
private String orderNumber;
private List<OrderItem> orderItems;
private String shippingAddress;
private String paymentInfo;
// 构造方法私有化，通过建造者来构建对象
private Order() {
}
// 提供获取订单信息的方法
// ...
}
2、然后，定义订单项对象：
// 订单项对象
public class OrderItem {
private String productCode;
private int quantity;
// 构造方法
public OrderItem(String productCode, int quantity) {
this.productCode = productCode;
this.quantity = quantity;
}
// 提供获取订单项信息的方法
// ...
}
3、接下来，定义订单的建造者（OrderBuilder）：
// 订单建造者
public class OrderBuilder {
private Order order;
public OrderBuilder() {
this.order = new Order();
}
public OrderBuilder setOrderNumber(String orderNumber) {
order.orderNumber = orderNumber;
return this;
}
public OrderBuilder addOrderItem(String productCode, int quantity) {
if (order.orderItems == null) {
order.orderItems = new ArrayList<>();
}
order.orderItems.add(new OrderItem(productCode, quantity));
return this;
}
public OrderBuilder setShippingAddress(String shippingAddress) {
order.shippingAddress = shippingAddress;
return this;
}
public OrderBuilder setPaymentInfo(String paymentInfo) {
order.paymentInfo = paymentInfo;
return this;
}
public Order build() {
return order;
}
}
4、最后，在客户端中使用建造者模式来构建订单：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 使用建造者构建订单
Order order = new OrderBuilder()
.setOrderNumber("123456")
.addOrderItem("P001", 2)
.addOrderItem("P002", 1)
.setShippingAddress("123 Main St, City")
.setPaymentInfo("Credit Card")
.build();
// 打印订单信息
System.out.println("Order Number: " + order.getOrderNumber());
System.out.println("Shipping Address: " + order.getShippingAddress());
System.out.println("Payment Info: " + order.getPaymentInfo());
System.out.println("Order Items: " + order.getOrderItems());
}
}
在这个例子中，通过使用建造者模式，客户端可以按照自己的需求逐步设置订单的各个部分，最后调用 build() 方法生成订单对象。这种方式既灵活又可读性好，而且使得订单对象的创建过程与客户端解耦。