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java23种设计模式-建造者模式

article 2025/2/25 7:33:06

建造者模式（Builder Pattern）学习笔记

1. 模式定义

建造者模式是一种创建型设计模式，通过分步构建复杂对象的方式，将对象的构建过程与表示分离。允许使用相同的构建过程创建不同的对象表示。

2. 适用场景

✅ 需要创建包含多个部件的复杂对象

✅ 需要控制对象的创建过程（分步骤构建）

✅ 需要构建不同表示的对象（相同构建过程不同实现）

✅ 希望避免构造器参数过多（解决"伸缩构造函数"问题）

3. 模式结构

4. 核心角色

角色	说明
Director	指挥者，控制构建过程（非必须）
Builder	抽象建造者，定义构建步骤的接口
ConcreteBuilder	具体建造者，实现构建步骤并返回产品
Product	最终构建的复杂对象

5. 代码示例

5.1 产品类

public class Computer {
    private String cpu;
    private String ram;
    private String storage;
    
    // 构造函数、getters、toString...
}

5.2 抽象建造者

public interface ComputerBuilder {
    void buildCPU();
    void buildRAM();
    void buildStorage();
    Computer getResult();
}

5.3 具体建造者

public class GamingComputerBuilder implements ComputerBuilder {
    private Computer computer = new Computer();

    @Override
    public void buildCPU() {
        computer.setCpu("Intel i9-13900K");
    }

    @Override
    public void buildRAM() {
        computer.setRam("64GB DDR5");
    }

    @Override
    public void buildStorage() {
        computer.setStorage("2TB NVMe SSD");
    }

    @Override
    public Computer getResult() {
        return computer;
    }
}

5.4 指挥者（可选）

public class Director {
    private ComputerBuilder builder;

    public Director(ComputerBuilder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    public Computer construct() {
        builder.buildCPU();
        builder.buildRAM();
        builder.buildStorage();
        return builder.getResult();
    }
}

5.5 客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ComputerBuilder builder = new GamingComputerBuilder();
        Director director = new Director(builder);
        Computer computer = director.construct();
        
        // 或直接使用建造者
        ComputerBuilder builder2 = new OfficeComputerBuilder();
        builder2.buildCPU();
        builder2.buildRAM();
        Computer simpleComputer = builder2.getResult();
    }
}

6. 模式变种

链式调用版：

public class Computer {
    // 使用静态内部类实现
    public static class Builder {
        private String cpu;
        private String ram;
        
        public Builder withCPU(String cpu) {
            this.cpu = cpu;
            return this;
        }
        
        public Builder withRAM(String ram) {
            this.ram = ram;
            return this;
        }
        
        public Computer build() {
            return new Computer(this);
        }
    }
}
// 使用：new Computer.Builder().withCPU("i7").withRAM("16GB").build();

7. 优缺点分析

✔️ 优点：

分离构建过程和表示
更好的控制构建过程
方便扩展新的产品类型
避免过多构造函数参数

❌ 缺点：

增加代码复杂度
产品需要高度相似才适用
对简单对象的创建可能显得冗余

8. 相关模式对比

模式	关注点	复杂度	使用场景
工厂模式	对象整体创建	低	创建单一类型对象
抽象工厂模式	产品族的创建	高	创建相关对象家族
建造者模式	分步构建复杂对象	中	需要分步骤构建的复杂对象