设计模式之建造者模式

2021年08月03日 20:42 · 阅读 190

这是我参与8月更文挑战的第3天，活动详情查看：8月更文挑战

欢迎来到今天的学习，今天我们一起来唠唠建造者模式。多唠叨几句，前面我有提到本月将会对java的设计模式精讲，欢迎点击头像，关注我的专栏，我会持续更新，加油！

系列文章：

设计模式之单例模式

设计模式之工厂模式

....系列持续更新

话不多话，进入正题

建造者模式

建造者模式是另外一个高频使用的创建型设计模式——通常叫 Builder 模式，中文一般叫建造者模式或生成器模式。

今天我们改变下策略，先开始不讲原理，先从例子下手，从解决问题案例当中去寻求答案。你认为的那种答案。

先看建造者模式主要带来什么或者解决什么问题：

直接使用构造函数或者使用 set 方法来创建对象方不方便？，有没有一种简单的方法创建对象
存在的价值，为什么需要建造者模式创建对象

下面通过代码具体深入理解，我们只讲干货，让你看完就能解决现在你代码中的实际问题！

场景及案例分享

对同一种场景我们用建造者模式和不用建造者模式来进行代码对比：

很简单，我们创建学生对象


/**
 * 学生实体
 * 不用建造者模式
 */
public class Students {
    private String name;    //姓名
    private int age;        //年龄
    private String grade;   //班级
    private String gender;  //性别
    public Student(String name, int age, String grade, String gender) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.grade = grade;
        this.gender = gender;
    }
    public Student(String name, int age, String grade) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.grade = grade;
    }
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
   
}

 //上述代码写了三个不同参数的构造函数
public static void main(String[] args) {
    Student student01 = new Student("张三",26,"13班","男");
    
    Student student02 = new Student("张三",26,"13班");
    
    ...
}
复制代码

上述有问题吗，没有问题。这代码可以吗，你觉得呢？问题显而易见（肯定还有很多小伙伴平常工作中都是这么搞的）。上面这段代码没有使用建造者模式，所以我们需要使用传统的 getter、setter 方法，并指定不同的入参来构造对象。如果参数过多，业务比较多，那需要创建太多构造方法。

而使用建造者模式后的类，功能却发生了完全不一样的变化，如下所示：


/**
 * 学生实体
 * 
 * 使用建造者模式创建对象
 */
public class Students {
    //所有属性
    private String name;   
    private int age;       
    private String grade;  
    private String gender; 
    
    public Students() {
    }
    
    //内部builder new对象
    public static Students builder() {
        return new Students();
    }
    
    //将属性作为步骤
    public Students name(String name) {
        this.name = name;
        return this;
    }
    //将属性作为步骤
    public Students age(int age) {
        this.age = age;
        return this;
    }
    //将属性作为步骤
    public Students grade(String grade) {
        this.grade = grade;
        return this;
    }
    //将属性作为步骤
    public Students gender(String gender) {
        this.gender = gender;
        return this;
    }
    
    //执行创建操作（最后封口return）
    public Students build() {
        validateObject(this);
        return this;
    }
    private void validateObject(Students Students) {
        //可以做基础预校验，或自定义校验
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Students{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", grade='" + grade + '\'' +
                ", gender='" + gender + '\'' +
                '}';
    }
}



 //用建造者模式来创建对象
public static void main(String[] args) {
    
    //创建对象
    Students st = Students.builder()
            .name("张三")
            .age("26")
            .grade("13班")
            .gender("男")
            .build();
            
      //创建对象
    Students st01 = Students.builder()
            .name("张三")
            .age("26")
            .grade("13班")
            .build();       
            
     //一步步建造一个个属性       
}

复制代码

这，就是建造者模式来搞定对象。我们可以发现构建出了完全不同的对象实例，而使用传统的 getter、setter 方法，则需要写很多不同的构造函数来应对变化。

所以说，使用建造者模式能更方便地帮助我们按需进行对象的实例化，避免写很多不同参数的构造函数，同时还能解决同一类型参数只能写一个构造函数的弊端。

虽然上面案例的实现比较简单，但是也充分演示了如何使用建造者模式。在实际的使用中，通常可以直接使用 lombok 的 @Builder 注解实现类自身的建造者模式

为什么使用建造者模式来创建对象？存在的意义是什么

为什么要使用建造者模式来创建类？在我看来，有以下几点原因。

第一，分步骤的属性赋值更适合多次运算结果类创建场景。在面向对象软件开发中，很多时候创建类所需要的参数并不是一次都能准备好的，比如，计算订单优惠价格、查询库存状态等，有的参数可能需要通过调用多个服务运算后才能得出，这时我们可以根据已知参数预先对类进行创建，等有合适的参数时再设置类的属性，而不是等到所有结果都齐备后才去创建类。
第二，不需要关心特定类型的建造者的具体算法实现。比如，我们在使用 StringBuilder 时，并不太关心它的具体代码实现，而是关心它提供给我们的使用功能。这在某些需要快速复用的场景中，能起到提升编码效率的作用。
第三，提高代码的可阅读性，简洁明了，需要哪个功能（属性），就调用哪个，方便阅读，可维护性强。内部属性扩展性极强，自由地组合对象属性。
第四满足开闭原则，这也是设计模式的优点。每一个建造者都相对独立，因此能方便地进行替换或新增，这就大大提升了代码的可扩展性。

当然，夸奖完，还是要指出一些存在一些客观性存在的问题。

使用范围有限。建造者模式所创建的对象一般都需要有很多的共同点，如果对象实例之间的差异性很大，则不适合使用建造者模式。
容易造成超类，业务繁多，新的创建步骤就会被加进来，这会造成代码量的急剧膨胀，类会变得臃肿，最终形成一个庞大的超大类。

Netty当中的建造者模式

我们来看下Netty框架当中是怎么运用建造者模式的（Netty不懂的自行百度下，后续我会对Netty作出专题来讲）。

大家还记得，在服务端启动的时候有个启动辅助类ServerBootStrap，我们调用group方法、channel方法设置参数。这里面也使用了这种建造者链式编程来设置相关参数。


ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
//开始创建对象
b.group(bossGroup, workerGroup) //bossGroup和workerGroup 先不用管，本节主要讲建造者模式

            //赋值channel参数
            .channel(NioServerSocketChannel.class)
            //赋值option参数
            .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100)
            //赋值handler参数
            .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
            .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                @Override
                public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                    System.out.println("服务启动");
                }
            });
    
复制代码