Java設計模式中的建造者模式詳解

更新時間：2023年12月05日 09:20:01 作者：遇見更好的自己、

這篇文章主要介紹了Java設計模式中的建造者模式詳解,建造者模式使我們日常工作中比較常見的一種設計模式,和工廠模式一樣屬于創(chuàng)建型設計模式,用于解耦對象創(chuàng)建和對象使用的邏輯,需要的朋友可以參考下

前言

建造者模式使我們日常工作中比較常見的一種設計模式，和工廠模式一樣屬于創(chuàng)建型設計模式，用于解耦對象創(chuàng)建和對象使用的邏輯。

建造者設計模式和對象的構造函數(shù)或者set方法比較類似，那既然用構造函數(shù)或者set方法能創(chuàng)建對象，那我們?yōu)槭裁催€需要建造者設計模式勒？

建造者和是工廠模式都是建造型的設計模式，那這兩者的區(qū)別是什么勒？建造者的應用場景是什么勒？

為什么需要建造者模式

假設我們有如下的設計要求，我們需要定義一個資源池配置類 ResourcePoolConfig。

這里的資源池，你可以簡單理解為線程池、連接池、對象池等。

在這個資源池配置類中，有以下幾個成員變量，（name、maxTotal、maxIdle、minIdle）也就是可配置項。

現(xiàn)在，請你編寫代碼實現(xiàn)這個 ResourcePoolConfig 類。

如果有構造函數(shù)的方式去創(chuàng)建這個類的話，代碼示例如下：

 
public class ResourcePoolConfig {
  private static final int DEFAULT_MAX_TOTAL = 8;
  private static final int DEFAULT_MAX_IDLE = 8;
  private static final int DEFAULT_MIN_IDLE = 0;
  private String name;
  private int maxTotal = DEFAULT_MAX_TOTAL;
  private int maxIdle = DEFAULT_MAX_IDLE;
  private int minIdle = DEFAULT_MIN_IDLE;
  public ResourcePoolConfig(String name, Integer maxTotal, Integer maxIdle, Integer minIdle) {
    if (StringUtils.isBlank(name)) {
      throw new IllegalArgumentException("name should not be empty.");
    }
    this.name = name;
    if (maxTotal != null) {
      if (maxTotal <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException("maxTotal should be positive.");
      }
      this.maxTotal = maxTotal;
    }
    if (maxIdle != null) {
      if (maxIdle < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("maxIdle should not be negative.");
      }
      this.maxIdle = maxIdle;
    }
    if (minIdle != null) {
      if (minIdle < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("minIdle should not be negative.");
      }
      this.minIdle = minIdle;
    }
  }
  //...省略getter方法...
}

現(xiàn)在，ResourcePoolConfig 只有 4 個可配置項，對應到構造函數(shù)中，也只有 4 個參數(shù)，參數(shù)的個數(shù)不多。

但是，如果可配置項逐漸增多，變成了 8 個、10 個，甚至更多，那繼續(xù)沿用現(xiàn)在的設計思路，構造函數(shù)的參數(shù)列表會變得很長，代碼在可讀性和易用性上都會變差。

在使用構造函數(shù)的時候，我們就容易搞錯各參數(shù)的順序，傳遞進錯誤的參數(shù)值，導致非常隱蔽的 bug。

用set方法的方式去創(chuàng)建這個類的話，代碼示例如下：

// ResourcePoolConfig使用舉例
ResourcePoolConfig config = new ResourcePoolConfig("dbconnectionpool");
config.setMaxTotal(16);
config.setMaxIdle(8);

如果我們把問題的難度再加大點，比如，還需要解決下面這三個問題，那現(xiàn)在的設計思路就不能滿足了。

我們剛剛講到，name 是必填的，所以，我們把它放到構造函數(shù)中，強制創(chuàng)建對象的時候就設置。如果必填的配置項有很多，把這些必填配置項都放到構造函數(shù)中設置，那構造函數(shù)就又會出現(xiàn)參數(shù)列表很長的問題。如果我們把必填項也通過 set() 方法設置，那校驗這些必填項是否已經填寫的邏輯就無處安放了。

除此之外，假設配置項之間有一定的依賴關系，比如，如果用戶設置了 maxTotal、maxIdle、minIdle 其中一個，就必須顯式地設置另外兩個；或者配置項之間有一定的約束條件，比如，maxIdle 和 minIdle 要小于等于 maxTotal。如果我們繼續(xù)使用現(xiàn)在的設計思路，那這些配置項之間的依賴關系或者約束條件的校驗邏輯就無處安放了。

如果我們希望 ResourcePoolConfig 類對象是不可變對象，也就是說，對象在創(chuàng)建好之后，就不能再修改內部的屬性值。要實現(xiàn)這個功能，我們就不能在 ResourcePoolConfig 類中暴露 set() 方法。

為了解決這些問題，建造者模式就派上用場了。

 
public class ResourcePoolConfig {
  private String name;
  private int maxTotal;
  private int maxIdle;
  private int minIdle;
  private ResourcePoolConfig(Builder builder) {
    this.name = builder.name;
    this.maxTotal = builder.maxTotal;
    this.maxIdle = builder.maxIdle;
    this.minIdle = builder.minIdle;
  }
  //...省略getter方法...
  //我們將Builder類設計成了ResourcePoolConfig的內部類。
  //我們也可以將Builder類設計成獨立的非內部類ResourcePoolConfigBuilder。
  public static class Builder {
    private static final int DEFAULT_MAX_TOTAL = 8;
    private static final int DEFAULT_MAX_IDLE = 8;
    private static final int DEFAULT_MIN_IDLE = 0;
    private String name;
    private int maxTotal = DEFAULT_MAX_TOTAL;
    private int maxIdle = DEFAULT_MAX_IDLE;
    private int minIdle = DEFAULT_MIN_IDLE;
    public ResourcePoolConfig build() {
      // 校驗邏輯放到這里來做，包括必填項校驗、依賴關系校驗、約束條件校驗等
      if (StringUtils.isBlank(name)) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      if (maxIdle > maxTotal) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      if (minIdle > maxTotal || minIdle > maxIdle) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      return new ResourcePoolConfig(this);
    }
    public Builder setName(String name) {
      if (StringUtils.isBlank(name)) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      this.name = name;
      return this;
    }
    public Builder setMaxTotal(int maxTotal) {
      if (maxTotal <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      this.maxTotal = maxTotal;
      return this;
    }
    public Builder setMaxIdle(int maxIdle) {
      if (maxIdle < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      this.maxIdle = maxIdle;
      return this;
    }
    public Builder setMinIdle(int minIdle) {
      if (minIdle < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      this.minIdle = minIdle;
      return this;
    }
  }
}
// 這段代碼會拋出IllegalArgumentException，因為minIdle>maxIdle
ResourcePoolConfig config = new ResourcePoolConfig.Builder()
        .setName("dbconnectionpool")
        .setMaxTotal(16)
        .setMaxIdle(10)
        .setMinIdle(12)
        .build();

實際上，如果我們并不是很關心對象是否有短暫的無效狀態(tài)，也不是太在意對象是否是可變的。比如，對象只是用來映射數(shù)據(jù)庫讀出來的數(shù)據(jù)，那我們直接暴露 set() 方法來設置類的成員變量值是完全沒問題的。而且，使用建造者模式來構建對象，代碼實際上是有點重復的，ResourcePoolConfig 類中的成員變量，要在 Builder 類中重新再定義一遍。