说说建造者模式

我不是混子2025-09-25 13:48

一、建造者模式概述

建造者模式是一种创建型设计模式，旨在提供一种灵活的解决方案，用于创建复杂的对象，什么是复杂对象呢？简单来说，复杂对象是指那些包含多个成员属性的对象，这些成员属性也称为部件或零件。它通过将对象的构建过程和表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

二、传统创建对象方式的痛点

  1. 构造方法参数过多，示例代码如下：

    java 复制代码 
    Order order = new Order("202509250001", 9527, "2025-09-25 00:00:00", 100.00, "待支付", "微信支付");

    大家可以看到，这个构造方法的参数太多了，写着写着可能你都分不清哪个参数对应哪个属性。可能你将"微信支付"赋值给了支付状态属性，将"待支付"赋值给了支付方式属性都没发现有问题，因为这两个字段都是字符串类型，编译器并不会报错。只要参数超过5个，调用者都会陷入参数地狱。

二、建造者模式的结构

建造者模式的四个角色：

  1. Product：产品类，最终要构建的复杂对象。
  2. Builder：抽象建造者，定义构建步骤的接口。
  3. ConcreteBuilder：具体建造者，实现抽象建造者的接口，实现构建步骤并返回产品。
  4. Direct：指挥者（可选），控制构建过程。

三、示例

很多系统中都会有下订单这个操作，这个订单表里面是包含了很多字段的，比如订单号、用户id、下单时间、订单总金额、订单状态、支付方式等多个可选部件，建造者模式可以灵活地进行组装，下面直接上代码。

传统版本

1.产品类

java 复制代码 
public class Order {
    private String orderNum;
    private int userId;
    private Date orderTime;
    private BigDecimal totalPrice;
    private String status;
    private String paymentMethod;

    public String getOrderNum() {
        return orderNum;
    }

    public void setOrderNum(String orderNum) {
        this.orderNum = orderNum;
    }

    public int getUserId() {
        return userId;
    }

    public void setUserId(int userId) {
        this.userId = userId;
    }

    public LocalDateTime getOrderTime() {
        return orderTime;
    }

    public void setOrderTime(Date orderTime) {
        this.orderTime = orderTime;
    }

    public BigDecimal getTotalPrice() {
        return totalPrice;
    }

    public void setTotalPrice(BigDecimal totalPrice) {
        this.totalPrice = totalPrice;
    }

    public String getStatus() {
        return status;
    }

    public void setStatus(String status) {
        this.status = status;
    }

    public String getPaymentMethod() {
        return paymentMethod;
    }

    public void setPaymentMethod(String paymentMethod) {
        this.paymentMethod = paymentMethod;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Order{" +
                "orderNum='" + orderNum + '\'' +
                ", userId=" + userId +
                ", orderTime=" + orderTime +
                ", totalPrice=" + totalPrice +
                ", status='" + status + '\'' +
                ", paymentMethod='" + paymentMethod + '\'' +
                '}';
    }
}

2.抽象建造者

java 复制代码 
public interface OrderBuilder {
    void buildOrderNum(String orderNum);
    void buildUserId(int userId);
    void buildOrderTime(Date orderTime);
    void buildTotalPrice(BigDecimal totalPrice);
    void buildStatus(String status);
    void buildPaymentMethod(String paymentMethod);

    /**
     * 返回完整对象
     */
    Order build();
}

抽象建造者中还声明了一个得到产品建造后结果的方法build。

3.具体建造者

java 复制代码 
public class ConcreteOrderBuilder implements OrderBuilder{

    private Order order = new Order();
    
    @Override
    public void buildOrderNum(String orderNum) {
        order.setOrderNum(orderNum);
    }
    @Override
    public void buildUserId(int userId) {
        order.setUserId(userId);
    }
    @Override
    public void buildOrderTime(Date orderTime) {
        order.setOrderTime(orderTime);
    }
    @Override
    public void buildTotalPrice(BigDecimal totalPrice) {
        order.setTotalPrice(totalPrice);
    }
    @Override
    public void buildStatus(String  status) {
        order.setStatus(status);
    }
    @Override
    public void buildPaymentMethod(String paymentMethod) {
        order.setPaymentMethod(paymentMethod);
    }

    public Order build() {
        return order;
    }
}

4.指挥者

java 复制代码 
public class Director {
    private OrderBuilder orderBuilder;
    public Director(OrderBuilder orderBuilder) {
        this.orderBuilder = orderBuilder;
    }

    /**
     * 构建并返回完整对象
     */
    public Order construct(String orderNum, int userId, Date orderTime, BigDecimal totalPrice, String status, String paymentMethod) {
        orderBuilder.buildOrderNum(orderNum);
        orderBuilder.buildUserId(userId);
        orderBuilder.buildOrderTime(orderTime);
        orderBuilder.buildTotalPrice(totalPrice);
        orderBuilder.buildStatus(status);
        orderBuilder.buildPaymentMethod(paymentMethod);
        return orderBuilder.build();
    }
}

5.客户端

java 复制代码 
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //使用指挥者
        OrderBuilder builder =  new ConcreteOrderBuilder();
        Director director = new Director(builder);
        Order order = director.construct("202509250001", 9527,new Date(), new BigDecimal(100), "待支付", "微信支付");

        //或者直接使用具体建造者
        OrderBuilder builder1 = new ConcreteOrderBuilder();
        builder1.buildOrderNum("202509250001");
        builder1.buildUserId(9527);
        builder1.buildOrderTime(new Date());
        builder1.buildTotalPrice(new BigDecimal(100));
        builder1.buildStatus("待支付");
        builder1.buildPaymentMethod("微信支付");
        Order order1 = builder1.build();
    }
}

链式调用版本

java 复制代码 
public class Order {
    private String orderNum;
    private int userId;
    private Date orderTime;
    private BigDecimal totalPrice;
    private String status;
    private String paymentMethod;

    //私有化构造器，外部不能new，只能通过Builder创建
    private Order(String orderNum, int userId, Date orderTime, BigDecimal totalPrice, String status, String paymentMethod) {
        this.orderNum = orderNum;
        this.userId = userId;
        this.orderTime = orderTime;
        this.totalPrice = totalPrice;
        this.status = status;
        this.paymentMethod = paymentMethod;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Order{" +
                "orderNum='" + orderNum + '\'' +
                ", userId=" + userId +
                ", orderTime=" + orderTime +
                ", totalPrice=" + totalPrice +
                ", status='" + status + '\'' +
                ", paymentMethod='" + paymentMethod + '\'' +
                '}';
    }

    public static class Builder {
        private String orderNum;
        private int userId;
        private Date orderTime;
        private BigDecimal totalPrice;
        private String status;
        private String paymentMethod;
        public Builder buildOrderNum(String orderNum) {
            this.orderNum = orderNum;
            return this;
        }

        public Builder buildUserId(int userId) {
            this.userId = userId;
            return this;
        }
        public Builder buildOrderTime(Date orderTime) {
            this.orderTime = orderTime;
            return this;
        }
        public Builder buildTotalPrice(BigDecimal totalPrice) {
            this.totalPrice = totalPrice;
            return this;
        }
        public Builder buildStatus(String status) {
            this.status = status;
            return this;
        }
        public Builder buildPaymentMethod(String paymentMethod) {
            this.paymentMethod = paymentMethod;
            return this;
        }
        public Order build() {
            //这里可以添加校验逻辑
            if(status == null){
                throw new IllegalStateException("订单状态不能为空");
            }
            return new Order(orderNum, userId, orderTime, totalPrice, status, paymentMethod);
        }
    }
}

建造者类

java 复制代码 
public class ConcreteOrderBuilder {

    private Order order = new Order();

    public ConcreteOrderBuilder buildOrderNum() {
        order.setOrderNum("202509250001");
        return this;
    }

    public ConcreteOrderBuilder buildUserId() {
        order.setUserId(9527);
        return this;
    }

    public ConcreteOrderBuilder buildOrderTime() {
        order.setOrderTime(LocalDateTime.now());
        return this;
    }

    public ConcreteOrderBuilder buildTotalPrice() {
        order.setTotalPrice(new BigDecimal(100));
        return this;
    }

    public ConcreteOrderBuilder buildStatus() {
        order.setStatus("待支付");
        return this;
    }

    public ConcreteOrderBuilder buildPaymentMethod() {
        order.setPaymentMethod("微信支付");
        return this;
    }

    public Order getResult() {
        return order;
    }
}

客户端

java 复制代码 
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //使用链式调用来创建对象，链式调用提升了代码可读性。
        Order order = new Order.Builder()
                .buildOrderNum("202509250001")
                .buildOrderTime(new Date())
                .buildPaymentMethod("微信支付")
                .buildStatus("1")
                .buildTotalPrice(BigDecimal.valueOf(100.00))
                .buildUserId(9527)
                .build();
        System.out.println(order);
    }
}

两种版本对比：

通过传统版本中，Director指挥者类中的construct方法可以看到，这种方式比较适合构建过程固定的场景。而链式调用版本，通过返回this实现链式调用，适合构建过程灵活、需要动态配置的场景。

如果你的项目中有使用到Lombok，那么你应该知道它提供了一个@Builder注解，Lombok的@Builder注解通过自动生成构建者模式代码实现链式调用，其核心机制是为目标类创建内部静态Builder类，每个属性对应生成同名链式方法（返回Builder实例），最终通过build()方法完成对象构建。（Lombok在编译期修改AST，生成包含完整链式方法的静态内部类。）

总结

当你的实体类满足以下条件时，可以考虑使用建造者模式：

  1. 实体类中字段太多，比如超过5个。
  2. 存在参数校验逻辑，比如上述例子中的userId字段要求必填，可以在build方法中加入校验逻辑。
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