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java设计模式：建造者模式

news 2025/9/29 9:05:41

建造者模式的核心优势在于它能优雅地处理复杂对象的创建，特别是在对象包含多个部件或配置选项时。
下面我用具体的Java例子来展示它的强大之处。

🏗️ 经典建造者模式：组装电脑

标准

1. 产品类（Product） - Computer

表示最终要构建的复杂对象。

public class Computer {private String cpu;private String memory;private String storage;// 设置方法public void setCpu(String cpu) { this.cpu = cpu; }public void setMemory(String memory) { this.memory = memory; }public void setStorage(String storage) { this.storage = storage; }@Overridepublic String toString() {return "Computer [cpu=" + cpu + ", memory=" + memory + ", storage=" + storage + "]";}
}

2. 抽象建造者（Builder） - ComputerBuilder

定义构建产品各部分的接口。

public interface ComputerBuilder {void setCPU(String cpu);void setMemory(String memory);void setStorage(String storage);Computer build(); // 返回构建好的产品
}

3. 具体建造者（ConcreteBuilder） - StandardComputerBuilder

实现抽象建造者接口，负责具体的构建逻辑。

public class StandardComputerBuilder implements ComputerBuilder {private Computer computer;public StandardComputerBuilder() {this.computer = new Computer();}@Overridepublic void setCPU(String cpu) {computer.setCpu(cpu);}@Overridepublic void setMemory(String memory) {computer.setMemory(memory);}@Overridepublic void setStorage(String storage) {computer.setStorage(storage);}@Overridepublic Computer build() {return computer; // 返回构建好的Computer对象}
}

4. 指挥者（Director）

负责控制构建过程（顺序、逻辑）。客户端通常与指挥者交互。
public class Director {public Computer buildCustomComputer(ComputerBuilder builder) {builder.setCPU("Intel i7");builder.setMemory("16GB");builder.setStorage("1TB SSD");return builder.build();}
}

5. 客户端使用

public class Main{public static void main(String[] args) {ComputerBuilder builder = new StandardComputerBuilder();Director director = new Director();Computer computer = director.buildCustomComputer(builder);System.out.println(computer); // 输出: Computer [cpu=Intel i7, memory=16GB, storage=1TB SSD]}
}

变体

1. 产品类（Computer）

public class Computer {private String cpu;private String ram;private String storage;private String gpu;private String powerSupply;// 私有构造函数，只能通过Builder构建private Computer(ComputerBuilder builder) {this.cpu = builder.cpu;this.ram = builder.ram;this.storage = builder.storage;this.gpu = builder.gpu;this.powerSupply = builder.powerSupply;}// Getters and toString()public String getCpu() { return cpu; }public String getRam() { return ram; }public String getStorage() { return storage; }public String getGpu() { return gpu; }public String getPowerSupply() { return powerSupply; }@Overridepublic String toString() {return "Computer{cpu='" + cpu + "', ram='" + ram + "', storage='" + storage + "', gpu='" + gpu + "', powerSupply='" + powerSupply + "'}";}
}

2. 建造者类 Builder（静态内部类）

// 在Computer类内部添加Builder静态内部类
public static class ComputerBuilder {private String cpu;private String ram;private String storage;private String gpu;private String powerSupply;// 必需参数通过构造函数传入public ComputerBuilder(String cpu, String ram, String storage) {this.cpu = cpu;this.ram = ram;this.storage = storage;}// 可选参数使用方法链设置public ComputerBuilder setGpu(String gpu) {this.gpu = gpu;return this;}public ComputerBuilder setPowerSupply(String powerSupply) {this.powerSupply = powerSupply;return this;}public Computer build() {// 可以在此处进行参数验证if (cpu == null || ram == null || storage == null) {throw new IllegalStateException("必需参数不能为空");}return new Computer(this);}
}

3. 客户端使用

public class Main{public static void main(String[] args) {// 创建游戏电脑（包含所有可选部件）Computer gamingComputer = new Computer.ComputerBuilder("Intel i9", "32GB", "1TB SSD").setGpu("NVIDIA RTX 4090").setPowerSupply("1000W").build();System.out.println("游戏电脑: " + gamingComputer);// 创建办公电脑（只包含必需部件）Computer officeComputer = new Computer.ComputerBuilder("Intel i5", "16GB", "512GB SSD").build(); // 不设置可选参数System.out.println("办公电脑: " + officeComputer);// 创建部分配置的电脑Computer developerComputer = new Computer.ComputerBuilder("AMD Ryzen 7", "64GB", "2TB NVMe").setGpu("NVIDIA RTX 3070").build(); // 不设置电源，使用默认值System.out.println("开发电脑: " + developerComputer);}
}

✨ 建造者模式的优势体现

5. 解决构造方法爆炸问题
没有建造者模式时，你可能需要多个重载的构造函数：

// 反例：构造方法爆炸
new Computer("i7", "16GB", "512GB", null, null);
new Computer("i7", "16GB", "512GB", "RTX3080", null);
new Computer("i7", "16GB", "512GB", null, "750W");
// ... 更多组合

建造者模式让代码可读性极高，每个参数的用途一目了然。

6. 灵活处理可选参数
建造者模式优雅地处理了可选参数问题。在例子中，GPU和电源是可选的，客户端可以自由选择是否设置这些参数，避免了传递null值的尴尬。

7. 保证对象创建的一致性
在build()方法中可以添加验证逻辑，确保创建的对象是有效的：

public Computer build() {if (cpu == null || ram == null || storage == null) {throw new IllegalStateException("CPU、RAM和Storage是必需参数");}if (gpu != null && powerSupply == null) {throw new IllegalStateException("配置独立显卡必须指定电源");}return new Computer(this);
}

8. 支持复杂构建流程
对于更复杂的场景，可以引入Director（指挥者）来封装常见的构建模式：

public class ComputerDirector {public static Computer buildGamingComputer() {return new Computer.ComputerBuilder("Intel i9", "32GB", "1TB NVMe").setGpu("NVIDIA RTX 4090").setPowerSupply("1200W").build();}public static Computer buildOfficeComputer() {return new Computer.ComputerBuilder("Intel i5", "8GB", "256GB SSD").build();}
}