建造者模式（Builder Pattern）是一種創建型設計模式，它將一個復雜對象的構建與表示分離，使得同樣的構建過程可以創建不同的表示。這種模式允許你分步驟構建一個復雜對象，并且可以在構建過程中進行不同的配置。

模式的核心組件

建造者模式通常包含以下四個核心組件：

1. 產品（Product）：要構建的復雜對象。
2. 抽象建造者（Builder）：定義了構建產品各個部分的抽象接口。
3. 具體建造者（Concrete Builder）：實現抽象建造者接口，完成產品各部分的具體構建。
4. 指揮者（Director）：負責安排復雜對象的構建順序，并使用建造者對象構建產品。

簡單實現

讓我們通過一個示例來詳細說明建造者模式的實現。假設我們要構建一個電腦（Computer）對象，它包含 CPU、內存、硬盤和顯卡等組件。

首先，定義產品類：

// 產品類：電腦
public class Computer {private String cpu;private String memory;private String hardDisk;private String graphicsCard;// 私有構造函數，只能通過Builder創建Computerprivate Computer(Builder builder) {this.cpu = builder.cpu;this.memory = builder.memory;this.hardDisk = builder.hardDisk;this.graphicsCard = builder.graphicsCard;}// Getter方法public String getCpu() {return cpu;}public String getMemory() {return memory;}public String getHardDisk() {return hardDisk;}public String getGraphicsCard() {return graphicsCard;}@Overridepublic String toString() {return "Computer{" +"cpu='" + cpu + '\'' +", memory='" + memory + '\'' +", hardDisk='" + hardDisk + '\'' +", graphicsCard='" + graphicsCard + '\'' +'}';}// 靜態內部類：Builderpublic static class Builder {private String cpu;private String memory;private String hardDisk;private String graphicsCard;// 設置CPU，返回Builder實例以便鏈式調用public Builder setCpu(String cpu) {this.cpu = cpu;return this;}// 設置內存，返回Builder實例以便鏈式調用public Builder setMemory(String memory) {this.memory = memory;return this;}// 設置硬盤，返回Builder實例以便鏈式調用public Builder setHardDisk(String hardDisk) {this.hardDisk = hardDisk;return this;}// 設置顯卡，返回Builder實例以便鏈式調用public Builder setGraphicsCard(String graphicsCard) {this.graphicsCard = graphicsCard;return this;}// 構建Computer對象public Computer build() {// 可以在這里添加參數驗證邏輯if (cpu == null || memory == null || hardDisk == null) {throw new IllegalArgumentException("CPU、內存和硬盤是必需的");}return new Computer(this);}}
}

然后，使用建造者模式創建電腦對象：

public class BuilderPatternExample {public static void main(String[] args) {// 使用Builder創建電腦對象Computer gamingComputer = new Computer.Builder().setCpu("Intel i9-12900K").setMemory("32GB DDR5").setHardDisk("2TB NVMe SSD").setGraphicsCard("NVIDIA RTX 3080").build();Computer officeComputer = new Computer.Builder().setCpu("Intel i5-12400").setMemory("16GB DDR4").setHardDisk("512GB SSD").build(); // 辦公電腦可以不設置獨立顯卡System.out.println("游戲電腦配置：" + gamingComputer);System.out.println("辦公電腦配置：" + officeComputer);}
}

如上是一個建造者模式的簡單實現，是不是感覺超級簡單，下面是經典的實現方式

?經典實現

// 1. 產品類：電腦
public class Computer {private String cpu;private String memory;private String hardDisk;private String graphicsCard;// 構造函數和Getter方法public Computer(String cpu, String memory, String hardDisk, String graphicsCard) {this.cpu = cpu;this.memory = memory;this.hardDisk = hardDisk;this.graphicsCard = graphicsCard;}@Overridepublic String toString() {return "Computer{" +"cpu='" + cpu + '\'' +", memory='" + memory + '\'' +", hardDisk='" + hardDisk + '\'' +", graphicsCard='" + graphicsCard + '\'' +'}';}
}// 2. 抽象建造者接口
public interface ComputerBuilder {void buildCPU();void buildMemory();void buildHardDisk();void buildGraphicsCard();Computer getComputer();
}// 3. 具體建造者：游戲電腦建造者
public class GamingComputerBuilder implements ComputerBuilder {private Computer computer;public GamingComputerBuilder() {this.computer = new Computer(null, null, null, null);}@Overridepublic void buildCPU() {computer.setCpu("Intel i9-12900K");}@Overridepublic void buildMemory() {computer.setMemory("32GB DDR5");}@Overridepublic void buildHardDisk() {computer.setHardDisk("2TB NVMe SSD");}@Overridepublic void buildGraphicsCard() {computer.setGraphicsCard("NVIDIA RTX 3080");}@Overridepublic Computer getComputer() {return computer;}
}// 3. 具體建造者：辦公電腦建造者
public class OfficeComputerBuilder implements ComputerBuilder {private Computer computer;public OfficeComputerBuilder() {this.computer = new Computer(null, null, null, null);}@Overridepublic void buildCPU() {computer.setCpu("Intel i5-12400");}@Overridepublic void buildMemory() {computer.setMemory("16GB DDR4");}@Overridepublic void buildHardDisk() {computer.setHardDisk("512GB SSD");}@Overridepublic void buildGraphicsCard() {// 辦公電腦可以不設置獨立顯卡}@Overridepublic Computer getComputer() {return computer;}
}// 4. 指揮者：控制構建過程
public class ComputerDirector {private ComputerBuilder builder;public ComputerDirector(ComputerBuilder builder) {this.builder = builder;}public void constructComputer() {builder.buildCPU();builder.buildMemory();builder.buildHardDisk();builder.buildGraphicsCard();}public Computer getComputer() {return builder.getComputer();}
}// 客戶端代碼
public class Client {public static void main(String[] args) {// 構建游戲電腦ComputerBuilder gamingBuilder = new GamingComputerBuilder();ComputerDirector director = new ComputerDirector(gamingBuilder);director.constructComputer();Computer gamingComputer = director.getComputer();// 構建辦公電腦ComputerBuilder officeBuilder = new OfficeComputerBuilder();director = new ComputerDirector(officeBuilder);director.constructComputer();Computer officeComputer = director.getComputer();System.out.println("游戲電腦配置：" + gamingComputer);System.out.println("辦公電腦配置：" + officeComputer);}
}

模式的優點

1. 分離構建和表示：使得構建算法可以獨立于產品的表示，提高了系統的可擴展性。
2. 分步構建：可以分步驟構建一個復雜對象，允許在構建過程中進行不同的配置。
3. 鏈式調用：通過鏈式調用方法設置屬性，使代碼更簡潔易讀。
4. 參數驗證：可以在build()方法中添加參數驗證邏輯，確保對象的完整性。

模式的應用場景

1. 復雜對象構建：當創建一個對象需要很多步驟，并且這些步驟的順序可能不同。
2. 可選參數較多：當一個類的構造函數有很多參數，特別是其中很多是可選參數時。
3. 構建不同表示：當需要創建同一個產品的不同表示時。

與其他模式的比較

• 工廠模式：工廠模式關注的是整體對象的創建，而建造者模式關注的是對象的分步構建。
• 抽象工廠模式：抽象工廠模式返回的是一系列相關產品，而建造者模式返回的是一個完整的產品。

建造者模式在實際開發中非常常用，特別是在創建復雜對象時。它能夠使代碼更加清晰、靈活，并且易于維護。另外Lombok 的@Builder注解是一個強大的工具，它能自動生成流式 API 風格的 "建造者模式 (Builder Pattern)" 代碼，從而避免編寫大量樣板代碼。使用該注解可以讓代碼更簡潔，同時保持建造者模式的優勢。