在面向对象设计中，建造者模式（Builder Pattern） 是一种非常经典的设计模式，特别适用于需要构造复杂对象的场景。Lombok 提供的 @Builder 注解极大简化了 Builder 模式的实现，而 toBuilder = true 则进一步增强了它的灵活性，使我们能够基于已有对象快速创建新的变体。
本文将深入探讨 @Builder 背后的设计模式，适用场景、不适用场景，以及 @Builder(toBuilder = true) 的使用方法。
一、Builder 模式简介
Builder 模式 是一种创建型设计模式，主要用于构造具有多个可选参数或复杂结构的对象。其核心思想是通过一个 Builder 类一步步设置对象的属性，最后构造出一个完整的对象。
传统 Builder 模式的实现
以构建一个复杂的 Car 类为例，传统的 Builder 模式如下：
java
public class Car {
private final String engine;
private final int seats;
private final String color;
private Car(CarBuilder builder) {
this.engine = builder.engine;
this.seats = builder.seats;
this.color = builder.color;
}
public static class CarBuilder {
private String engine;
private int seats;
private String color;
public CarBuilder engine(String engine) {
this.engine = engine;
return this;
}
public CarBuilder seats(int seats) {
this.seats = seats;
return this;
}
public CarBuilder color(String color) {
this.color = color;
return this;
}
public Car build() {
return new Car(this);
}
}
}使用方式：
java
Car car = new Car.CarBuilder()
.engine("V8")
.seats(4)
.color("Red")
.build();虽然功能强大，但手动编写 Builder 模式的代码往往繁琐冗长。Lombok 的 @Builder 注解可以让我们完全摆脱这一繁琐过程。
二、Lombok 的 @Builder 简化实现
Lombok 的 @Builder 注解会自动为目标类生成一个静态内部类，作为 Builder 类，同时提供链式方法和 build() 方法。
基本用法
java
import lombok.Builder;
import lombok.ToString;
@Builder
@ToString
public class Car {
private final String engine;
private final int seats;
private final String color;
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Car car = Car.builder()
.engine("V8")
.seats(4)
.color("Red")
.build();
System.out.println(car);
}
}输出：
Car(engine=V8, seats=4, color=Red)可以看到，@Builder 自动生成了 CarBuilder 类，并支持链式调用，大幅简化了代码。
三、@Builder(toBuilder = true) 的增强功能
当 @Builder 配置了 toBuilder = true 时，Lombok 会为目标类生成一个 toBuilder() 方法，允许基于已有对象创建一个新的 Builder。这种增强功能特别适用于需要对不可变对象进行部分修改的场景。
示例代码
java
@Builder(toBuilder = true)
@ToString
public class Car {
private final String engine;
private final int seats;
private final String color;
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 创建初始对象
Car car = Car.builder()
.engine("V8")
.seats(4)
.color("Red")
.build();
// 基于现有对象修改部分字段
Car updatedCar = car.toBuilder()
.color("Blue")
.build();
System.out.println("Original Car: " + car);
System.out.println("Updated Car: " + updatedCar);
}
}输出：
Original Car: Car(engine=V8, seats=4, color=Red)
Updated Car: Car(engine=V8, seats=4, color=Blue)toBuilder() 方法的作用：
- 返回一个 Builder 对象，其中的属性初始值为当前对象的值。
- 可以灵活修改部分属性值，构造新的对象。
四、Builder 模式的适用场景
1. 需要构造复杂对象时
当一个类的构造方法包含多个参数，特别是可选参数时，使用 Builder 模式可以避免构造器参数混乱问题。
例如，构造一个具有多个可选属性的 Car 类：
java
Car car = Car.builder()
.engine("V8")
.seats(4)
.color("Red")
.build();2. 需要不可变对象时
Builder 模式是构造不可变对象的最佳选择。通过 final 修饰属性和 @Builder，可以确保对象一旦创建，所有字段值都不可更改。
3. 需要对象的灵活更新时
配合 toBuilder = true，可以在保持不可变特性的同时灵活更新对象。例如：
java
Car updatedCar = car.toBuilder()
.seats(5)
.build();这种场景常见于配置类、请求对象、数据模型等需要频繁修改但又需要保持线程安全的地方。
五、Builder 模式的不适用场景
尽管 Builder 模式功能强大，但它并不适合所有情况：
1. 简单对象的构造
对于只有少量字段的类，使用 Builder 反而显得繁琐。例如：
java
class User {
private String name;
private int age;
public User(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}对于这样的简单对象，直接使用构造方法更简洁高效。
2. 对象生命周期短，频繁创建
在高性能场景中，如果对象生命周期非常短，且需要频繁创建，Builder 的链式调用可能带来额外开销。
3. 过度设计的风险
如果类的复杂性并不需要 Builder 模式，但仍然引入 Builder，则可能导致代码的复杂性增加。例如，对某些工具类、纯数据类使用 Builder 可能是过度设计。
六、总结
1. @Builder 与设计模式
- Builder 模式非常适合构造复杂对象或不可变对象。
- Lombok 的
@Builder大幅简化了 Builder 模式的实现，让开发者专注于业务逻辑。
2. toBuilder = true 的增强
- 提供了灵活性，允许基于现有对象创建新的变体。
- 在不可变对象的更新场景中尤为实用。
3. 适用与不适用场景
- 适用场景：复杂对象构造、不可变对象、多参数类。
- 不适用场景：简单类、高性能频繁创建对象场景、过度设计。
4. 推荐实践
- 对于复杂业务实体或配置类，使用
@Builder和toBuilder = true是最佳实践。 - 对于简单类或数据模型，直接使用构造方法或工厂方法即可。
通过合理地选择和应用 Builder 模式，可以有效提升代码的可读性、可维护性以及灵活性。善用 Lombok 的 @Builder，可以让你的代码更加优雅高效！