23种设计模式-生成器(Builder)设计模式

什么是生成器设计模式？

生成器模式（Builder Pattern） 是一种 创建型设计模式，用于构建复杂对象，并且能够一步步地构造对象，而无需直接使用构造函数传递大量参数。

在 Java 中，如果一个类有多个可选参数，传统方式是使用 重载构造函数 或 Setter 方法，但这样会导致代码冗长且不易维护。

生成器模式 通过 链式调用 和 方法返回当前对象 的方式，使代码更加清晰易读。

生成器设计模式的特点

• 支持链式调用：可以连续调用方法来设置属性，使代码更优雅。
• 构造过程更清晰：将对象的创建步骤封装到生成器中，避免构造函数参数过多的问题。
• 提高可读性和可维护性：使用生成器模式可以避免复杂的构造函数重载，提高代码可读性。
• 可以对对象创建过程进行控制：如可以添加 参数校验、默认值、对象克隆 等操作。

生成器设计模式的结构

生成器模式通常包含以下几个部分：

• Product（产品类）：要构建的复杂对象。
• Builder（抽象生成器）：定义构建对象的步骤。
• ConcreteBuilder（具体生成器）：实现 Builder 接口，并定义如何创建 Product 对象。

生成器设计模式的优缺点

✅ 优点

• 避免构造方法参数过多的问题，提供更优雅的对象创建方式。
• 可以设置默认值，构造对象时不必提供所有参数。
• 可读性强，通过链式调用，使代码更直观。
• 解耦对象构建和表示，使代码更容易扩展和维护。

❌ 缺点

• 增加代码复杂度：需要额外定义 Builder 类，代码量比直接使用构造函数多。
• 对象构造过程比普通方法慢，因为涉及多个方法调用。

生成器设计模式的Java实现

代码地址：GitHub

• 创建一个产品类Product

/**
 * @author hanson
 * @description: 定义产品类
 * @date 2025-03-23 21:08:03
 * @version: 1.0
 */
public class Product {

    List<String> parts = new ArrayList<String>();

    public void Add(String part) {
        parts.add(part);
    }

    public void show() {
        System.out.println("产品的组成：");
        for (String part : parts) {
            System.out.println(part + " ");
        }
        System.out.println("\n");
    }
}

• 创建一个抽象建造者类，里面有两个抽象方法，用于构建产品和打印结果

/**
 * @author hanson
 * @description: 生成器（Builder 类）
 * @date 2025-03-23 21:10:30
 * @version: 1.0
 */
public abstract class Builder {

    public abstract void BuildPart();

    public abstract Product getResult();
}

• 创建两个构造器不通的实现类，用于构建不同的产品

  • 具体构造器Builder1

  /**
   * @author hanson
   * @description: 具体构建者1
   * @date 2025-03-23 21:17:56
   * @version: 1.0
   */
  public class Builder1 extends Builder{
  
      Product product = new Product();
  
      @Override
      public void BuildPart() {
          product.Add("A");
          product.Add("B");
          product.Add("C");
          product.Add("D");
          product.Add("E");
          product.Add("F");
      }
  
      @Override
      public Product getResult() {
          return product;
      }
  }
  

  • 具体构造器Builder2

  /**
   * @author hanson
   * @description: 具体构建者2
   * @date 2025-03-23 21:19:00
   * @version: 1.0
   */
  public class Builder2 extends Builder{
  
      Product product = new Product();
  
      @Override
      public void BuildPart() {
          product.Add("A");
          product.Add("B");
          product.Add("C");
      }
  
      @Override
      public Product getResult() {
          return product;
      }
  }
  

• 创建一个指挥Director用于负责Builder 创建

/**
 * @author hanson
 * @description: 指挥者 负责组织 Builder 的构建过程。
 * @date 2025-03-23 21:16:35
 * @version: 1.0
 */
public class Director {

    public void Construct(Builder builder){
        builder.BuildPart();
    }
}

运行结果

代码总结

• Director（指挥者） 负责组织 Builder 的构建过程。
• Builder（抽象构造者） 规定了 BuildPart() 和 getResult() 方法。
• Builder1 和 Builder2（具体构造者） 提供不同的 Product 实现方式。
• Product（产品类） 通过 List 存储构造的部分，并在 show() 方法中打印结果。

总结

• 生成器模式（Builder Pattern） 是 创建型设计模式，用于构建 复杂对象。
• 它 分离了对象的创建和表示，提高了 代码可读性 和 可维护性。
• 适用于 多个可选参数 的对象构造，避免构造方法重载的困扰。
• 在 Java 中，常见于 StringBuilder、Lombok @Builder、Jackson ObjectMapper 等应用。

✅ 适用场景：

• 需要创建 包含多个参数 的复杂对象。
• 需要构建 不可变对象。
• 希望提供更清晰的 API，提高代码可读性。

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