java 设计模式 建造者模式

建造者模式

什么是建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）是一种设计模式，属于创建型模式 之一。它的主要目的是通过一步步构建 一个复杂对象 的方式，避免了构造过程中的混乱和复杂性。这个模式通常用于构建一个具有多个属性 或复杂结构 的对象，可以通过分步设置属性 来构建对象，而不需要构造函数中传递大量的参数。

在建造者模式中，通常会有：

Product（产品） ：最终被构建的复杂对象。
Builder（建造者） ：定义了构建产品的步骤，并提供设置各个属性的方法。
Director（导演者） ：负责指挥如何构建产品，但不涉及具体构建的细节。
ConcreteBuilder（具体建造者）：实现了Builder接口，提供具体的构建过程。

没有特别复杂的场景Director和ConcreteBuilder可以省略

建造者模式的作用：

分离构建和表示：将复杂对象的构建过程和表示分离。使用建造者模式可以让客户端关注如何构建对象，而不需要了解对象的构建细节。

提高代码可读性和可维护性：在构造一个对象时，如果需要设置多个参数，建造者模式可以通过方法链或分步设置来简化代码。

构建具有复杂结构的对象：如果对象的构建过程复杂，具有多个可选的参数或多个步骤，建造者模式非常适用。

灵活性：可以通过不同的建造者来创建不同表示的对象，从而提高灵活性。

示例

手动实现建造者模式

这里假设Person是个复杂的对象，我们给他属性赋值的时候，以前会Person person=new Person(); 然后person.setName()赋值,然后又person.setAge()赋值,这样非常麻烦，这时候就可以使用建造者模式，创建一个建造者， new Person.PersonBuilder() .setName("John").setAge(30).setAddress("123 Main St").build();方式创建对象

// 复杂的对象：Person类
public class Person {
    private String name;
    private int age;
    private String address;

    // 私有构造函数，防止直接实例化
    private Person(PersonBuilder builder) {
        this.name = builder.name;
        this.age = builder.age;
        this.address = builder.address;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    // 建造者：PersonBuilder类，定义了构建过程
    public static class PersonBuilder {
        private String name;
        private int age;
        private String address;

        // 设置name
        public PersonBuilder setName(String name) {
            this.name = name;
            return this;
        }

        // 设置age
        public PersonBuilder setAge(int age) {
            this.age = age;
            return this;
        }

        // 设置address
        public PersonBuilder setAddress(String address) {
            this.address = address;
            return this;
        }

        // 构建Person对象
        public Person build() {
            return new Person(this);
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "', age=" + age + ", address='" + address + "'}";
    }
}

建造者模式创建Person对象

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用建造者模式创建Person对象
        Person person = new Person.PersonBuilder()
                .setName("John")
                .setAge(30)
                .setAddress("123 Main St")
                .build();

        System.out.println(person); // 输出：Person{name='John', age=30, address='123 Main St'}
    }
}

使用lombok优化

我们使用Lombok来简化建造者模式。通过Lombok的@Builder注解，我们可以省去手动编写建造者类的工作。

import lombok.Builder;
import lombok.ToString;

@Builder
@ToString
public class Person {
    private String name;
    private int age;
    private String address;
}

Lombok构建 Person 对象

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用Lombok生成的建造者模式创建Person对象
        Person person = Person.builder()
                .name("John")
                .age(30)
                .address("123 Main St")
                .build();

        System.out.println(person); // 输出：Person(name=John, age=30, address=123 Main St)
    }
}

使用@Builder注解，Lombok自动为类生成了一个建造者类，开发者不再需要显式地定义PersonBuilder类。

Lombok还为Person类自动生成了构建器的所有方法（name、age、address），以及build()方法来创建对象。

使用@ToString注解，可以自动生成toString()方法，减少了代码量。

Lombok的 @Builder 注解如何工作？

Lombok注解处理器：当我们在Person类上添加@Builder注解时，Lombok会自动在编译时生成一个静态嵌套类PersonBuilder ，其中包含每个字段的set方法 。

**build()**方法：@Builder注解还会自动生成一个build()方法，用于构建最终的Person对象。
链式调用：Lombok通过自动生成的set方法实现链式调用，使得可以像手动实现建造者模式那样使用Person.builder().name(...).age(...).address(...).build()的方式来创建对象。

生成的代码

会自动生成一下代码

public static class PersonBuilder {
    private String name;
    private int age;
    private String address;

    // 为每个字段生成set方法
    public PersonBuilder name(String name) {
        this.name = name;
        return this;
    }

    public PersonBuilder age(int age) {
        this.age = age;
        return this;
    }

    public PersonBuilder address(String address) {
        this.address = address;
        return this;
    }

    // 构建Person对象
    public Person build() {
        return new Person(this);
    }
}

Spring Boot中使用建造者模式的地方

Spring Boot中的ApplicationContext和SpringApplication

Spring Boot的配置文件（application.properties 或 application.yml）

Spring Boot的许多配置项使用建造者模式进行初始化。比如，通过@ConfigurationProperties或者@Value注解来加载配置，并通过建造者模式将配置值赋给Java对象。

例如，在application.properties中：

server:
	port:8080
server:
	servlet:
		context-path:/myapp

对应java对象

@ConfigurationProperties(prefix = "server")
public class ServerProperties {
    private int port;
    private String contextPath;
    // getter and setter methods
}