建造者模式

用「搭乐高」思维理解建造者模式

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

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

    @Override
    public ComputerBuilder buildCPU(String cpu) {
        this.cpu = cpu + "超频版";
        return this;
    }

    @Override
    public 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();
    }
}

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();

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

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
   

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;
    }
}

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

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