建造者模式（Builder Pattern） ​

1. 官方定义 ​

"Separate the construction of a complex object from its representation so that the same construction process can create different representations."
—— 《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》(GoF, 1994)

核心：将复杂对象的构建过程与其表示分离，使得相同的构建过程可以创建不同的表现形式。

2. 模式解释 ​

核心思想 ​

• 分步构建：将对象的构造过程分解为多个步骤（如 buildPartA(), buildPartB()）。
• 解耦构造与表示：通过统一的构造流程（导演类）生成不同配置的对象。
• 链式调用支持：通过流式接口（Fluent Interface）简化客户端调用（如 new Builder().setA().setB().build()）。

典型结构 ​

                Director
                   |
                   | directs
                   ▼
           |<<Interface>>|
           Builder
              △
              | implements
              |
      ConcreteBuilder
              |
              ▼
         Product

优点 ​

• 参数灵活：支持可选参数和分步构造，避免构造器参数爆炸（如 new User(name, age, email, phone...)）。
• 构造过程可控：通过导演类统一管理复杂对象的组装逻辑。
• 多态性支持：相同构造流程可生成不同对象（如 XML 和 JSON 格式的报表）。

缺点 ​

• 代码冗余：需为每个产品类型实现独立的建造者类。
• 过度设计风险：简单对象的构造无需引入建造者模式。

3. 解决的问题 ​

经典场景 ​

1. 复杂对象构造
   • 对象包含多个部件且构造顺序敏感（如计算机组装：CPU → 内存 → 硬盘）。
2. 可选参数过多
   • 避免构造器参数列表过长（如配置类包含 10+ 个可选参数）。
3. 构造过程需隔离
   • 隐藏对象的内部结构（如 HTML 文档生成器对外暴露标签添加方法，而非直接操作 DOM 树）。

4. 实现注意事项 ​

关键实现点 ​

1. 建造者接口设计
   • 明确定义构造步骤方法（如 buildWheels(), buildEngine()）。
2. 导演类（Director）的可选性
   • 简单场景可直接由客户端调用建造者方法，省略导演类。
3. 链式调用优化
   • 通过返回 this 实现流式接口（如 builder.setColor("red").setSize(10)）。
4. 不可变对象支持
   • 通过建造者生成 final 对象（如 Java 中的 StringBuilder 生成 String）。

代码示例（链式建造者） ​

// 产品类
class Computer {
    private String CPU;
    private String RAM;
    // 私有构造器，仅允许建造者访问
    private Computer(Builder builder) {
        this.CPU = builder.CPU;
        this.RAM = builder.RAM;
    }

    // 建造者静态内部类
    public static class Builder {
        private String CPU;
        private String RAM;

        public Builder setCPU(String cpu) {
            this.CPU = cpu;
            return this;
        }

        public Builder setRAM(String ram) {
            this.RAM = ram;
            return this;
        }

        public Computer build() {
            return new Computer(this);
        }
    }
}

// 客户端调用
Computer computer = new Computer.Builder()
    .setCPU("Intel i9")
    .setRAM("32GB")
    .build();

5. 实现变体 ​

6. 相似模式对比 ​

7. 组合使用场景 ​

常见搭配模式 ​

1. 工厂模式
   • 场景：由工厂类决定使用哪种建造者（如根据配置选择高端/低端计算机建造者）。
2. 组合模式
   • 场景：构建树形结构对象（如文件系统目录树）。
3. 原型模式
   • 场景：基于已有对象克隆并修改部分属性（如订单模板生成器）。

8. 总结与关键词 ​

关键词 ​

• 建造者模式 (Builder Pattern)
• 设计模式 (Design Patterns)
• 复杂对象构造 (Complex Object Construction)
• 链式调用 (Fluent Interface)
• 参数灵活性 (Optional Parameters)
• 构造器模式 (Constructor Pattern)

总结 ​

• 核心价值：通过分步构造和参数隔离，解决复杂对象创建的灵活性问题。
• 适用场景：对象构造参数多、可选性强，或构造过程需严格分步控制。
• 避坑指南：避免为简单对象引入建造者模式，优先使用 Lombok @Builder 简化代码。
• 经典案例：Java 的 StringBuilder、Android 的 AlertDialog.Builder。

附：建造者模式 vs 工厂模式

• 工厂模式：
  • 场景：直接创建单一类型对象（如 CarFactory.createSUV()）。
  • 焦点：对象类型的选择。
• 建造者模式：
  • 场景：分步构造复杂对象（如 CarBuilder.setEngine().setWheels().build()）。
  • 焦点：对象构造过程的控制。

通过合理使用建造者模式，可显著提升代码可读性和可维护性，尤其在面对复杂对象构造时展现强大优势。