Builder模式在Java中的应用

在设计模式中对Builder模式的定义是用于构建复杂对象的一种模式，所构建的对象往往需要多步初始化或赋值才能完成。那么，在实际的开发过程中，我们哪些地方适合用到Builder模式呢？其中使用Builder模式来替代多参数构造函数是一个比较好的实践法则。

我们常常会面临编写一个这样的实现类(假设类名叫DoDoContact)，这个类拥有多个构造函数，

DoDoContact(String name);

DoDoContact(String name, int age);

DoDoContact(String name, int age, String address);

DoDoContact(String name, int age, String address, int cardID);

这样一系列的构造函数主要目的就是为了提供更多的客户调用选择，以处理不同的构造请求。这种方法很常见，也很有效力，但是它的缺点也很多。类的作者不得不书写多种参数组合的构造函数，而且其中还需要设置默认参数值，这是一个需要细心而又枯燥的工作。其次，这样的构造函数灵活性也不高，而且在调用时你不得不提供一些没有意义的参数值，例如，DoDoContact("Ace", -1, "SH")，显然年龄为负数没有意义，但是你又不的不这样做，得以符合Java的规范。如果这样的代码发布后，后面的维护者就会很头痛，因为他根本不知道这个-1是什么含义。对于这样的情况，就非常适合使用Builder模式。Builder模式的要点就是通过一个代理来完成对象的构建过程。这个代理职责就是完成构建的各个步骤，同时它也是易扩展的。下面是改写自Effective Java里面的一段代码：

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public class DoDoContact {     private final int    age;     private final int    safeID;     private final String name;     private final String address;       public int getAge() {         return age;     }       public int getSafeID() {         return safeID;     }       public String getName() {         return name;     }       public String getAddress() {         return address;     }       public static class Builder {         private int    age     = 0;         private int    safeID  = 0;         private String name    = null;         private String address = null;

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// 构建的步骤         public Builder(String name) {             this.name = name;         }           public Builder age(int val) {             age = val;             return this;         }           public Builder safeID(int val) {             safeID = val;             return this;         }           public Builder address(String val) {             address = val;             return this;         }           public DoDoContact build() { // 构建，返回一个新对象             return new DoDoContact(this);         }     }       private DoDoContact(Builder b) {         age = b.age;         safeID = b.safeID;         name = b.name;         address = b.address;       } }

最终，客户程序可以很灵活的去构建这个对象。

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DoDoContact ddc = new DoDoContact.Builder("Ace").age(10)                 .address("beijing").build(); System.out.println("name=" + ddc.getName() + "age =" + ddc.getAge()                 + "address" + ddc.getAddress());

 

Builder模式好处和优点

使用Builder模式必然会导致写两遍相关属性的代码和SETTER方法，看起来有点吃力不讨好。然而需要看到的是，客户端代码的可用性和可读性得到了大大提高。与此同时，构造函数的参数数量明显减少调用起来非常直观。

Builder方法另外一个优势在于，单个builder构建多个对象时Builder参数可在创建期间进行调整，还可以根据对象不同而进行改变。这就像我越来越推崇的以“不变”应“万变”。Builder模式特别适合那些属性个数很多的类，我认为没有必要给那些本不需要设置值传递参数（设置null）。

Builder模式在提高代码可读性的同时，使用IDE提供的代码补全功能也更加容易。Builder模式在与构造函数一起使用带来的更大优势在Josh Bloch的Effective Java第二版第2条中有详细阐述。

Builder模式的代价和缺点

使用Builder模式是肯定会增加代码量的。此外，尽管客户端的代码可读性明显改善，但随之而来的客户端代码变得更加冗长。我还是坚持这一观点：相比较参数数量的增加，相同类型的参数混在一起，可选参数的增加而言，改善代码可读性更有价值。

Builder会增加个类代码，这也意味着开发者在给类增加属性时有时会忘记给该属性添加支持的builder。为了克服这个问题，通常我会将builder嵌套到类中，这样可以很容易地发现哪个相关的builder需要更新。尽管忘记的风险依旧存在，但是这风险就像忘记给类的新属性增加toString()、 equals(Object)、 hashCode()或其他类基于是所有属性的方法一样。

在我的Builder实现中，我会用Builder的构造函数而不是set方法传递客户需要的属性。这样做的好处在于，对象总是能被一次完整的实例化，而不是靠开发人员调用时用set方法补充额外的属性完成实例化。这也体现了不可变性带来的好处。然而，相应地也会造成自己设定的属性方法可读性降低。

正如它名字表示的那样，Builder只是一个替代构造器的选择不能直接用于降低非构造函数方法的参数数量，但是结合参数对象的使用就能达到这一点。有关更多反对用Builder来进行对象构建的讨论可以参见 A dive into the Builder pattern上的相关评论。

总结

构建对象时，如果碰到类有很多参数——其中很多参数类型相同而且很多参数可以为空时，我更喜欢Builder模式来完成。当参数数量不多、类型不同而且都是必须出现时，通过增加代码实现Builder往往无法体现它的优势。在这种情况下，理想的方法是调用传统的构造函数。再者，如果不需要保持不变，那么就使用无参构造函数调用相应的set方法吧。