Java设计模式-建造者模式
一句话记住
“把复杂对象拆成 字段-填充-组装 三个阶段，先指挥 Builder 按序 一步步建造，最后 一次性交付 一个 完整且不可变 的对象。”
一、为什么要用建造者模式？
设想你要组装一台“高配台式机”：
- 机箱型号？CPU 型号？显卡？主板？电源？RGB？
- 参数多、排列组合爆炸 → 构造器重载成几十种？
- 必填与选填混杂，部分字段有顺序依赖 → 容易写出残次品对象。
- 对象创建完应是不可变（Immutability），不允许二次 setXXX。
传统方案：
// 错误示范：重叠构造器 Telescoping Constructor
Computer c1 = new Computer("NZXT", "AMD 7950X", null, null, null,null, null); // 错填
Computer c2 = new Computer("ABCD", "Intel 13900K","ASUS","RTX4090",null,null, "Seasonic 850W");
建造者方案：
Computer pc = Computer.builder().cpu("AMD Ryzen 9 7950X").gpu("RTX 4090").ram("32G DDR5").build();
优点:
- 可读性极高，接近自然语言 DSL。
- 可选字段“不填也不会传 null”。
- 复杂校验全部隐藏在
build()里。 - 生成的
Computer无 setter，线程安全。
二、四种实现方式
| 版本 | 场景 | JDK 支持 | 不可变 | 样板代码 |
|---|---|---|---|---|
| 传统 Builder 类 | 所有 JDK | 自写 | ✅ | 多 |
| 链式 setter | 仅可变性要求低 | 自写 | ❌ | 极少 |
| Lombok @Builder | 任何 >= 1.8 | Lombok 插件 | ✅ | 极少 |
| Java 14+ record + Builder | Java ≥ 14 | 语言支持 | ✅ | 中 |
下面详细演示前两种，后两种给出关键代码片段。
三、传统 Builder 实现
1) 产品（Product）
public final class Computer {// 必传private final String cpu;// 可选private final String gpu;private final int ram;private final Storage storage;private final boolean hasRGB;// 私有 ctor：只能是 Builder 调用private Computer(Builder b) {this.cpu = b.cpu;this.gpu = b.gpu;this.ram = b.ram;this.storage = b.storage;this.hasRGB = b.hasRGB;}public static Builder builder() {return new Builder();}@Overridepublic String toString() {return "Computer{cpu=" + cpu + ", gpu=" + gpu + ", ram=" + ram + "G}";}// ========= Builder 内部类 =========public static class Builder {// 必填字段在 Builder 中仍须初始 dummy，或 build 时检查private String cpu; // 非 nullprivate String gpu;private int ram = 8; // 默认值private Storage storage = new Storage("SSD", 512);private boolean hasRGB;public Builder cpu(String cpu) {this.cpu = cpu;return this; // 链式}public Builder gpu(String gpu) { this.gpu = gpu; return this; }public Builder ram(int ram) { this.ram = ram; return this; }public Builder storage(String type, int size) {this.storage = new Storage(type, size);return this;}public Builder rgb(boolean flag) { this.hasRGB = flag; return this; }// 集中校验public Computer build() {Objects.requireNonNull(cpu, "CPU must not be null");if (ram < 4) throw new IllegalArgumentException("ram invalid");return new Computer(this);}}
}
2) 客户端代码
Computer pc = Computer.builder().cpu("Intel i9-14900K").ram(64).storage("PCIe4 NVMe", 2048).gpu("RTX 4090").rgb(true).build();
System.out.println(pc);
四、Lombok 极简版本
只需一个注解：
@Builder(toBuilder = true)
@Value // = Immutable + getter + equals/hash/toString
public class Computer {String cpu;String gpu;int ram;Storage storage;boolean hasRGB;
}Computer pc = Computer.builder().cpu("Ryzen").build();
@Value生成的类final，所有字段final，无 setter，builder()方法自动提供。
五、Java 14+ record + Builder
record 天生不可变，但缺少默认的 Builder。可手写一次，复用多次：
public record Computer(String cpu, String gpu, int ram,Storage storage, boolean hasRGB) {public static class Builder {// 省略同上}
}
六、与相近模式比较
- 抽象工厂：返回 一组 相关对象（ProductA, ProductB），而 Builder 一步步构造一个复杂对象。
- 工厂方法：解决“哪种类来实例化”，Builder 解决“如何用复杂步骤拼好这个实例”。
- 原型模式：通过克隆创建，Builder 是 从零建造。
- 装饰者：动态包装附加行为，Builder 静态地把字段锁定在构造期。
七、最佳实践小结
- 字段数 ≥ 4，且参数可选 → 优先考虑 Builder。
- 线程安全 →
build()之后对象不可变。 - Spring Boot
@ConfigurationProperties绑定支持 Builder：@ConstructorBinding + @Builder（Spring 2.2+）。 - 序列化 → 加
@Jacksonized（Lombok 1.18.14+）让 Jackson 也能用 Builder 反序列化 JSON。 - 分层架构 →
Dozer / MapStruct可自动从 DTO → Builder → Entity。
记住口诀：
“多参构造真痛苦，建造者模式来相助；链式调用表义明，一敲 build 对象成。”