Java 设计模式——建造者模式：从原理到实战的极简指南

Java 设计模式------建造者模式：从原理到实战的极简指南

建造者模式是一种实用的创建型设计模式，核心价值在于将对象的构建过程与对象本身分离。它能解决复杂对象创建时的参数混乱问题，让对象构建更灵活、更易读，是日常开发中必须掌握的基础模式。

文章目录

• [Java 设计模式------建造者模式：从原理到实战的极简指南](#Java 设计模式——建造者模式：从原理到实战的极简指南)
• • 一、核心原理：看透建造者模式的本质
  • • [1. 传统对象创建的痛点](#1. 传统对象创建的痛点)
    • [2. 建造者模式的解决方案](#2. 建造者模式的解决方案)
  • 二、适用场景
  • 三、实战案例：三种实现方式对比
  • • [1. 传统写法（反面案例）](#1. 传统写法（反面案例）)
    • • 测试类
      • 输出结果
      • 问题总结
    • [2. 手写建造者模式（基础实现）](#2. 手写建造者模式（基础实现）)
    • • [步骤 1：定义实体类](#步骤 1：定义实体类)
      • [步骤 2：定义建造者类](#步骤 2：定义建造者类)
      • [步骤 3：测试代码](#步骤 3：测试代码)
      • 输出结果
      • 优势总结
    • [3. Lombok 自动生成建造者（推荐实战方式）](#3. Lombok 自动生成建造者（推荐实战方式）)
    • • [步骤 1：定义实体类（添加`@Builder`注解）](#步骤 1：定义实体类（添加@Builder注解）)
      • [步骤 2：测试代码](#步骤 2：测试代码)
      • 输出结果
      • 优势总结
  • 四、进阶技巧与注意事项
  • • [1. 进阶技巧](#1. 进阶技巧)
    • [2. 注意事项](#2. 注意事项)
  • 五、总结

一、核心原理：看透建造者模式的本质

1. 传统对象创建的痛点

在项目中，我们经常会遇到属性较多的类（如配置类、实体类）。以User类为例，传统全参构造函数的创建方式存在明显缺陷：

@Data
public class User {
   private String username;
   private String email;
   private String phone;

   // 全参构造函数
   public User(String username, String email, String phone) {
       this.username = username;
       this.email = email;
       this.phone = phone;
   }
}

• 参数可读性差 ：创建对象时，需牢记参数顺序（如new User("钢铁侠", "``aa@gmail.com``", "111222333")），参数数量越多，越容易混淆含义；

• 灵活性不足 ：若只需给部分属性赋值（如仅设置邮箱和手机号），仍需为未使用的参数传null，代码冗余且易出错。

2. 建造者模式的解决方案

建造者模式通过引入 "建造者" 角色，将属性赋值过程拆分为独立步骤，同时支持链式调用，实现：

1. 按需赋值：无需传入所有参数，仅设置需要的属性；

2. 直观可读 ：通过方法名明确属性含义（如.email("xxx")），无需查看构造函数定义；

3. 构建解耦：对象的构建逻辑集中在建造者中，实体类仅负责存储数据。

二、适用场景

1. 复杂对象创建：类的属性较多（通常超过 3 个），且需灵活组合不同属性；

2. 配置类构建：框架配置、服务参数配置等场景（如数据库连接配置、HTTP 请求参数配置）；

3. 可读性优先场景：团队协作中，需让代码创建逻辑更直观，降低沟通成本。

三、实战案例：三种实现方式对比

1. 传统写法（反面案例）

测试类

// 测试类
public class Test {
   public static void main(String[] args) {
       // 全参创建，参数顺序易混淆
       User user = new User("钢铁侠", "aa@gmail.com", "111222333");
       System.out.println(user);
   }
}

输出结果

User(username=钢铁侠, email=aa@gmail.com, phone=111222333)

问题总结

如前文所述，该方式存在可读性差、灵活性不足的问题，不适合属性较多的类。

2. 手写建造者模式（基础实现）

通过手动编写建造者类，实现属性的链式赋值，核心是 "建造者持有目标对象，提供属性设置方法和构建方法"。

步骤 1：定义实体类

package com.boke.desginpattern.builder.builder.entity;

import lombok.Data;

@Data
public class User {
   private String username;
   private String email;
   private String phone;

   // 提供静态方法获取建造者实例
   public static UserBuilder builder() {
       return new UserBuilder();
   }
}

步骤 2：定义建造者类

package com.boke.desginpattern.builder.builder.entity;

public class UserBuilder {
   // 持有目标对象
   private final User user;

   // 建造者构造函数，初始化目标对象
   public UserBuilder() {
       this.user = new User();
   }

   // 逐个属性设置方法，返回建造者本身（支持链式调用）
   public UserBuilder username(String username) {
       user.setUsername(username);
       return this;
   }

   public UserBuilder email(String email) {
       user.setEmail(email);
       return this;
   }

   public UserBuilder phone(String phone) {
       user.setPhone(phone);
       return this;
   }

   // 构建方法，返回最终的目标对象
   public User build() {
       return user;
   }
}

步骤 3：测试代码

package com.boke.desginpattern.builder.test;

import com.boke.desginpattern.builder.builder.entity.User;

public class Test {
   public static void main(String[] args) {
       // 链式调用，按需设置属性
       User user = User.builder()
               .email("aa@gmail.com")  // 明确设置邮箱
               .phone("111222333")    // 明确设置手机号
               .build();               // 构建对象
       System.out.println(user);
   }
}

输出结果

User(username=null, email=aa@gmail.com, phone=111222333)

优势总结

• 按需设置属性，无需传null；

• 方法名直观，代码可读性大幅提升；

• 建造者与实体类分离，符合单一职责原则。

3. Lombok 自动生成建造者（推荐实战方式）

手动编写建造者类存在代码冗余问题，Lombok 的@Builder注解可自动生成建造者逻辑，无需手动编写重复代码。

步骤 1：定义实体类（添加@Builder注解）

package com.boke.desginpattern.builder.lombok.entity;

import lombok.Builder;
import lombok.Data;

// @Builder 自动生成建造者逻辑
@Builder
@Data
public class User {
   private String username;
   private String email;
   private String phone;
}

步骤 2：测试代码

package com.boke.desginpattern.builder.lombok.test;

import com.boke.desginpattern.builder.lombok.entity.User;

public class Test {
   public static void main(String[] args) {
       // 与手写建造者用法完全一致
       User user = User.builder()
               .username("钢铁侠")
               .email("aa@gmail.com")
               .build();
       System.out.println(user);
   }
}

输出结果

User(username=钢铁侠, email=aa@gmail.com, phone=null)

优势总结

• 零冗余代码：无需手动编写建造者类，简化开发流程；

• 兼容性强：支持默认值、非空校验等扩展配置（需结合 Lombok 其他注解）；

• 符合开发习惯：生成的建造者用法与手写版本一致，学习成本低。

四、进阶技巧与注意事项

1. 进阶技巧

• 属性校验 ：在建造者的build()方法中添加属性校验逻辑（如邮箱格式校验、必填属性检查），确保对象创建的合法性：

// 手写建造者的build方法增强
public User build() {
   if (user.getEmail() == null || !user.getEmail().contains("@")) {
       throw new IllegalArgumentException("邮箱格式非法");
   }
   return user;
}

• Lombok 扩展配置 ：结合@Builder.Default为属性设置默认值，结合@NonNull标记必填属性：

@Builder
@Data
public class User {
   @NonNull // 标记为必填属性
   private String username;
   private String email;
   @Builder.Default // 设置默认值
   private String phone = "123456";
}

2. 注意事项

• 避免过度使用 ：若类的属性较少（≤3 个），直接使用构造函数或setter方法即可，无需引入建造者模式；

• 线程安全问题：建造者类默认非线程安全，若在多线程环境中构建对象，需为属性设置方法添加同步锁；

• Lombok 版本兼容 ：部分旧版本 Lombok 的@Builder注解可能与其他注解（如@AllArgsConstructor）冲突，建议使用较新版本（1.18.20+）。

五、总结

建造者模式的核心是 "分离构建过程与对象本身"，通过链式调用解决复杂对象创建的可读性和灵活性问题。日常开发中，推荐使用 Lombok 的@Builder注解快速实现建造者模式，提升开发效率；对于需要自定义构建逻辑（如属性校验、默认值设置）的场景，可手动编写建造者类。

掌握建造者模式，能让你的代码在处理复杂对象创建时更简洁、更易维护，尤其在团队协作和框架开发中，其价值更为突出。