设计模式之Builder模式
来源:互联网 发布:印度人 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/05/22 17:03
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Builder模式是怎么来的
不知道是哪位贤人曾经说过,存在即为合理。Builder模式在众多的框架以及android原生代码中存在(比如AlertDialog),就一定有其价值,用来解决某些需求。
考虑这样一个场景,假如有一个类(User),里面有很多属性,并且你希望这些类的属性都是不可变的(final),就像下面的代码:
public class User { private final String firstName; // 必传参数 private final String lastName; // 必传参数 private final int age; // 可选参数 private final String phone; // 可选参数 private final String address; // 可选参数}
在这个类中,有些参数是必要的,而有些参数是非必要的。就好比在注册用户时,用户的姓和名是必填的,而年龄、手机号和家庭地址等是非必需的。那么问题就来了,如何创建这个类的对象呢?
一种可行的方案就是实用构造方法。第一个构造方法只包含两个必需的参数,第二个构造方法中,增加一个可选参数,第三个构造方法中再增加一个可选参数,依次类推,直到构造方法中包含了所有的参数。
public User(String firstName, String lastName) { this(firstName, lastName, 0); } public User(String firstName, String lastName, int age) { this(firstName, lastName, age, ""); } public User(String firstName, String lastName, int age, String phone) { this(firstName, lastName, age, phone, ""); } public User(String firstName, String lastName, int age, String phone, String address) { this.firstName = firstName; this.lastName = lastName; this.age = age; this.phone = phone; this.address = address; }
这样做的好处只有一个:可以成功运行。但是弊端很明显:
- 参数较少的时候问题还不大,一旦参数多了,代码可读性就很差,并且难以维护。
- 对调用者来说也很麻烦。如果我只想多传一个
address
参数,还必需给age
、phone
设置默认值。而且调用者还会有这样的困惑:我怎么知道第四个String
类型的参数该传address
还是phone
?
第二种解决办法就出现了,我们同样可以根据JavaBean的习惯,设置一个空参数的构造方法,然后为每一个属性设置setters
和getters
方法。就像下面一样:
public class User { private String firstName; // 必传参数 private String lastName; // 必传参数 private int age; // 可选参数 private String phone; // 可选参数 private String address; // 可选参数 public User() { } public String getFirstName() { return firstName; } public String getLastName() { return lastName; } public int getAge() { return age; } public String getPhone() { return phone; } public String getAddress() { return address; }}
这种方法看起来可读性不错,而且易于维护。作为调用者,创建一个空的对象,然后只需传入我感兴趣的参数。那么缺点呢?也有两点:
- 对象会产生不一致的状态。当你想要传入5个参数的时候,你必需将所有的
setXX
方法调用完成之后才行。然而一部分的调用者看到了这个对象后,以为这个对象已经创建完毕,就直接食用了,其实User对象并没有创建完成。 - User类是可变的了,不可变类所有好处都不复存在。
终于轮到主角上场的时候了,利用Builder模式,我们可以解决上面的问题,代码如下:
public class User { private final String firstName; // 必传参数 private final String lastName; // 必传参数 private final int age; // 可选参数 private final String phone; // 可选参数 private final String address; // 可选参数 private User(UserBuilder builder) { this.firstName = builder.firstName; this.lastName = builder.lastName; this.age = builder.age; this.phone = builder.phone; this.address = builder.address; } public String getFirstName() { return firstName; } public String getLastName() { return lastName; } public int getAge() { return age; } public String getPhone() { return phone; } public String getAddress() { return address; } public static class UserBuilder { private final String firstName; private final String lastName; private int age; private String phone; private String address; public UserBuilder(String firstName, String lastName) { this.firstName = firstName; this.lastName = lastName; } public UserBuilder age(int age) { this.age = age; return this; } public UserBuilder phone(String phone) { this.phone = phone; return this; } public UserBuilder address(String address) { this.address = address; return this; } public User build() { return new User(this); } }}
有几个重要的地方需要强调一下:
- User类的构造方法是私有的。也就是说调用者不能直接创建User对象。
- User类的属性都是不可变的。所有的属性都添加了final修饰符,并且在构造方法中设置了值。并且,对外只提供
getters
方法。 - Builder模式使用了链式调用。可读性更佳。
- Builder的内部类构造方法中只接收必传的参数,并且该必传的参数适用了final修饰符。
相比于前面两种方法,Builder模式拥有其所有的优点,而没有上述方法中的缺点。客户端的代码更容易写,并且更重要的是,可读性非常好。唯一可能存在的问题就是会产生多余的Builder对象,消耗内存。然而大多数情况下我们的Builder内部类使用的是静态修饰的(static),所以这个问题也没多大关系。
现在,让我们看看如何创建一个User
对象呢?
new User.UserBuilder("王", "小二") .age(20) .phone("123456789") .address("亚特兰蒂斯大陆") .build();
相当整洁,不是吗?你甚至可以用一行代码完成对象的创建。
关于Builder的一点说明
线程安全问题
由于Builder是非线程安全的,所以如果要在Builder内部类中检查一个参数的合法性,必需要在对象创建完成之后再检查。
public User build() { User user = new user(this); if (user.getAge() > 120) { throw new IllegalStateException(“Age out of range”); // 线程安全 } return user;}
上面的写法是正确的,而下面的代码是非线程安全的:
public User build() { if (age > 120) { throw new IllegalStateException(“Age out of range”); // 非线程安全 } return new User(this);}
经典的Builder模式
上面介绍的Builder模式当然不是“原生态”的啦,经典的Builder模式的类图如下:
其中:
- Product 产品抽象类。
- Builder 抽象的Builder类。
- ConcretBuilder 具体的Builder类。
- Director 同一组装过程。
当然,之前实例中的Builder模式,是省略掉了Director的,这样结构更加简单。所以在很多框架源码中,涉及到Builder模式时,大多都不是经典GOF的Builder模式,而是省略后的。
- 设计模式之Builder
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