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用「搭乐高」思维理解建造者模式

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一、现实场景痛点

假设要组装一台游戏电脑，需配置：

• CPU（Intel i9 / AMD Ryzen）
• 显卡（RTX 4090 / RX 7900）
• 内存（32GB DDR5 / 64GB DDR5）
• 散热（风冷 / 水冷）

传统构造问题：

// 构造函数爆炸
Computer computer = new Computer("i9", "RTX4090", "64G", "水冷", true, true...);
// 或setter地狱
computer.setCPU("i9");
computer.setGPU("RTX4090");
//...中间可能漏配关键组件

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二、建造者模式四重角色

1. 产品（Product）→ 乐高成品

public class Computer {private String cpu;private String gpu;private String memory;//...其他组件// 私有构造强制使用建造者private Computer(Builder builder) {this.cpu = builder.cpu;this.gpu = builder.gpu;//...组件装配}
}

2. 抽象建造者（Builder）→ 乐高说明书

public interface ComputerBuilder {ComputerBuilder buildCPU(String cpu);ComputerBuilder buildGPU(String gpu);ComputerBuilder buildMemory(String memory);//...其他组件方法Computer assemble(); // 最终组装
}

3. 具体建造者 → 不同主题套装

// 游戏电脑建造者
public class GamingComputerBuilder implements ComputerBuilder {private String cpu;private String gpu;//...其他组件@Overridepublic ComputerBuilder buildCPU(String cpu) {this.cpu = cpu + "超频版";return this;}@Overridepublic Computer assemble() {return new Computer(this); // 调用私有构造}
}

4. 指挥者（Director）→ 乐高设计师

public class ComputerDirector {public Computer constructHighEndPC(ComputerBuilder builder) {return builder.buildCPU("i9-13900K").buildGPU("RTX4090").buildMemory("64GB DDR5").assemble();}
}

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三、完整调用流程

// 选择建造者
ComputerBuilder builder = new GamingComputerBuilder();// 指挥者按方案组装
Computer highEndPC = new ComputerDirector().constructHighEndPC(builder);// 自由组装（不用指挥者）
Computer customPC = builder.buildCPU("Ryzen 9").buildGPU("RX 7900XTX").assemble();

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四、设计哲学升华

1. 控制反转原则

• 传统方式：用户直接操作组件（容易出错）
• 建造者模式：通过Builder接口约束装配步骤（强制顺序）

2. 开闭原则

• 新增配置方案只需扩展Builder实现类
• 无需修改已有代码（如新增办公电脑建造者）

3. 表达意图 > 实现细节

• builder.buildGPU("RTX4090").assemble() 比多参数构造更清晰

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五、实际应用场景

1. 快餐店套餐组合

   • 汉堡 + 薯条 + 饮料的灵活搭配

2. SQL查询构建

   QueryBuilder.select("name", "age").from("users").where("age > 18").build();
   

3. Lombok @Builder原理

   @Builder
   public class User {private String name;private int age;
   }
   // 自动生成UserBuilder类
   

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六、面试高频问题

Q1：建造者模式 vs 工厂模式？

• 工厂模式：关注产品整体生成（要什么车？→ 直接给成品）
• 建造者模式：关注装配过程（如何造车？→ 分步骤控制）

Q2：为什么要把Builder设计成内部类？

• 封装性：强制通过Builder创建对象
• 流畅接口：链式调用更优雅
• 线程安全：Builder在构造完成前不暴露不完全对象

Q3：如何处理必选参数？

// 在Builder构造方法中强制传必选参数
public class UserBuilder {private final String name; // 必选public UserBuilder(String name) {this.name = name;}public UserBuilder age(int age) {this.age = age;return this;}
}

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七、模式缺陷与规避

问题：建造者代码量增加
解决方案：

• 使用Lombok @Builder自动生成
• 仅在复杂对象（参数≥4个）时使用

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终极类比总结

建造者模式 = 吃自助餐的智慧

1. 选餐盘（Builder接口）
2. 自选菜品（buildXXX方法）
3. 结账出餐（assemble方法）
4. 不同餐厅（具体建造者）有不同菜品组合