1.写在前

在描述建造者模式前，我们先看以下场景：

• 我们需要定义一个资源池配置类 ResourcePoolConfig。这里的资源池，你可以简单理解为线程池、连接池、对象池等。
• 在这个资源池配置类中，有以下几个成员变量，也就是可配置项。name 必填变量，maxTotal、maxIdle、minIdle 不是必填变量。

public class ResourcePoolConfig {
  private static final int DEFAULT_MAX_TOTAL = 8;
  private static final int DEFAULT_MAX_IDLE = 8;
  private static final int DEFAULT_MIN_IDLE = 0;
  
  private String name;
  private int maxTotal = DEFAULT_MAX_TOTAL;
  private int maxIdle = DEFAULT_MAX_IDLE;
  private int minIdle = DEFAULT_MIN_IDLE;
  
  public ResourcePoolConfig(String name, Integer maxTotal, Integer maxIdle, Integer minIdle) {
    if (StringUtils.isBlank(name)) {
      throw new IllegalArgumentException("name should not be empty.");
    }
    this.name = name;
    if (maxTotal != null) {
      if (maxTotal <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException("maxTotal should be positive.");
      }
      this.maxTotal = maxTotal;
    }
    if (maxIdle != null) {
      if (maxIdle < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("maxIdle should not be negative.");
      }
      this.maxIdle = maxIdle;
    }
    if (minIdle != null) {
      if (minIdle < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("minIdle should not be negative.");
      }
      this.minIdle = minIdle;
    }
  }
  //...省略getter方法...
}

在此场景下，当配置项增多，那么构造函数中要传入的参数也增多，客户端代码会很难写（容易搞错顺序），可读性变差。如下：

ResourcePoolConfig config = new ResourcePoolConfig("dbconnectionpool", 16, null, 8, null, false , true, 10, 20，false， true);

2.重构方式1（javaBeans模式）

• 配置项 name 是必填的，所以我们把它放到构造函数中设置，强制创建类对象的时候就要填写。
• 其他配置项 maxTotal、maxIdle、minIdle 都不是必填的，所以我们通过 set() 函数来设置，让使用者自主选择填写或者不填写。

public class ResourcePoolConfig {
  private static final int DEFAULT_MAX_TOTAL = 8;
  private static final int DEFAULT_MAX_IDLE = 8;
  private static final int DEFAULT_MIN_IDLE = 0;
  
  private String name;
  private int maxTotal = DEFAULT_MAX_TOTAL;
  private int maxIdle = DEFAULT_MAX_IDLE;
  private int minIdle = DEFAULT_MIN_IDLE;
  
  // 必填项放在构造函数，强制创建类对象就填写
  public ResourcePoolConfig(String name) {
    if (StringUtils.isBlank(name)) {
      throw new IllegalArgumentException("name should not be empty.");
    }
    this.name = name;
  }
  
  // 非必填项通过set()进行设置，由使用者自主选择
  public void setMaxTotal(int maxTotal) {
    if (maxTotal <= 0) {
      throw new IllegalArgumentException("maxTotal should be positive.");
    }
    this.maxTotal = maxTotal;
  }
  public void setMaxIdle(int maxIdle) {
    if (maxIdle < 0) {
      throw new IllegalArgumentException("maxIdle should not be negative.");
    }
    this.maxIdle = maxIdle;
  }
  public void setMinIdle(int minIdle) {
    if (minIdle < 0) {
      throw new IllegalArgumentException("minIdle should not be negative.");
    }
    this.minIdle = minIdle;
  }
  //...省略getter方法...
}

• 重构后调用举例：

ResourcePoolConfig config = new ResourcePoolConfig("dbconnectionpool");
config.setMaxTotal(16);
config.setMaxIdle(8);

但是进一步的需求难题是：

1. 如果必填的配置项有很多，把这些必填配置项都放到构造函数中设置，那构造函数就又会出现参数列表很长的问题。如果我们把必填项也通过 set() 方法设置，那校验这些必填项是否已经填写的逻辑就无处安放了。
2. 假设配置项之间有一定的依赖关系，比如，如果用户设置了 maxTotal、maxIdle、minIdle 其中一个，就必须显式地设置另外两个；或者配置项之间有一定的约束条件，比如，maxIdle 和 minIdle 要小于等于 maxTotal。如果我们继续使用现在的设计思路，那这些配置项之间的依赖关系或者约束条件的校验逻辑就无处安放了。
3. 如果我们希望 ResourcePoolConfig 类对象是不可变对象，也就是说，对象在创建好之后，就不能再修改内部的属性值。要实现这个功能，我们就不能在 ResourcePoolConfig 类中暴露 set() 方法。

3.重构方式2（builder模式）

针对上述存在的问题，我们可以进行以下重构：

• 我们可以把校验逻辑放置到 Builder 类中，先创建建造者，并且通过 set() 方法设置建造者的变量值，然后在使用 build() 方法真正创建对象之前，做集中的校验，校验通过之后才会创建对象。

• ResourcePoolConfig 的构造函数改为 private 私有权限。这样我们就只能通过建造者来创建 ResourcePoolConfig 类对象。并且，ResourcePoolConfig 没有提供任何 set() 方法，这样我们创建出来的对象就是不可变对象了。

建造者模式包含如下角色（类比抽象工厂模式角色）：

• Builder：抽象建造者，定义产品创建方法与返回方法（类似抽象工厂类）

• ConcreteBuilder：具体建造者，实现抽象建造者类接口（类似抽象工厂中的具体工厂类）

• Director：指挥者类，隔离客户与生产过程，只负责产品的生成过程

• Product：产品角色类（类似具体产品类的实例）

如果系统只需要一个具体的建造者类的时候，可以省略抽象建造者，有时候指挥者类也可以省略，让具体建造者类同时充当指挥者和建造者。本系统代码只有一个具体的建造者类，用Builder类表示。

代码实现：

public class ResourcePoolConfig {
  private String name;
  private int maxTotal;
  private int maxIdle;
  private int minIdle;
  
  // 构造函数私有权限，我们只能通过建造者builder进行创建ResourcePoolConfig对象
  private ResourcePoolConfig(Builder builder) {
    this.name = builder.name;
    this.maxTotal = builder.maxTotal;
    this.maxIdle = builder.maxIdle;
    this.minIdle = builder.minIdle;
  }
  //...省略getter方法...
  //我们将 Builder 类设计成了 ResourcePoolConfig 的内部类。
  //我们也可以将 Builder 类设计成独立的非内部类 ResourcePoolConfigBuilder。
  // 1.创建建造者，即Builder类（包含校验逻辑）
  public static class Builder {
    private static final int DEFAULT_MAX_TOTAL = 8;
    private static final int DEFAULT_MAX_IDLE = 8;
    private static final int DEFAULT_MIN_IDLE = 0;
    
    private String name;
    private int maxTotal = DEFAULT_MAX_TOTAL;
    private int maxIdle = DEFAULT_MAX_IDLE;
    private int minIdle = DEFAULT_MIN_IDLE;
    
    //3.创建对象之前集中校验，校验通过才会创建对象
    public ResourcePoolConfig build() {
      //校验逻辑放到这里来做，包括必填项校验、依赖关系校验、约束条件校验等
      if (StringUtils.isBlank(name)) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      if (maxIdle > maxTotal) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      if (minIdle > maxTotal || minIdle > maxIdle) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      return new ResourcePoolConfig(this);
    }
    
    // 2.通过set()方法设置建造者变量值
    public Builder setName(String name) {
      if (StringUtils.isBlank(name)) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      this.name = name;
      return this;
    }
    public Builder setMaxTotal(int maxTotal) {
      if (maxTotal <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      this.maxTotal = maxTotal;
      return this;
    }
    public Builder setMaxIdle(int maxIdle) {
      if (maxIdle < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      this.maxIdle = maxIdle;
      return this;
    }
    public Builder setMinIdle(int minIdle) {
      if (minIdle < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("...");
      }
      this.minIdle = minIdle;
      return this;
    }
  }
}

调用实例：

//这段代码会抛出IllegalArgumentException，因为 minIdle>maxIdle
ResourcePoolConfig config = new ResourcePoolConfig.Builder()
        .setName("dbconnectionpool")
        .setMaxTotal(16)
        .setMaxIdle(10)
        .setMinIdle(12)
        .build();

注意以下两点：

• 当 set 多个对象时，后创建的对象可能会使先创建的对象处于无效状态，我们就需要使用构造函数一次性初始化好所有的成员变量。如果构造函数参数过多，我们就需要考虑使用建造者模式，先设置建造者的变量，然后再一次性地创建对象，让对象一直处于有效状态。

• 如果我们并不是很关心对象是否有短暂的无效状态，也不是太在意对象是否是可变的。比如，对象只是用来映射数据库读出来的数据，那我们直接暴露 set() 方法来设置类的成员变量值是完全没问题的（即重构方式1）。而且，使用建造者模式来构建对象，代码实际上是有点重复的，ResourcePoolConfig 类中的成员变量，要在 Builder 类中重新再定义一遍。

常见应用场景：

• 最常见的就是StringBuilder，为什么将产品（String）与建造过程（StringBuider）分开？

  • 使String的实例成为一个不可变的对象（本质上String没有提供方法，故String实例不可变）

  • 将String中创建过程进行抽离，得到StringBuilder（ps：构造方法有时候只是创建一个“外壳”，我们通常使用的StringBuilder时，就是先new一个“空壳”，然后调用各种方法向这个“壳子”中填数据）

• JDBC的PreparedStatement类

• 蚂蚁金服的蚂蚁庄园小鸡的装扮实现可以通过建造者模式设计

4.总结与补充

创建者模式的优缺点：

优点：客户端不必知道产品内部的组成细节，将产品本身（表现）和产品的创建过程解耦；增加新的具体建造者无需修改原有类库的代码，指挥者针对抽象建造者类进行编程，扩展方便，符合开闭原则（类似抽象工厂）。

缺点：内部组件方法经常变动，不适合建造者模式；虽然建造者模式实现了解耦，但是和单例模式相比，可能造成过多的创建类对象，给JVM造成负载，当然在适当的场景应用也是可以提高性能的，比如StringBuilder的应用。

创建者模式与工厂模式区别：

• 工厂模式是用来创建不同但是相关类型的对象（继承同一父类或者接口的一组子类），由给定的参数来决定创建哪种类型的对象。

• 建造者模式是用来创建一种类型的复杂对象，通过设置不同的可选参数，“定制化”地创建不同的对象。

举个例子来说，顾客走进一家餐馆点餐，我们利用工厂模式，根据用户不同的选择，来制作不同的食物，比如披萨、汉堡、沙拉。对于披萨来说，用户又有各种配料可以定制，比如奶酪、西红柿、起司，我们通过建造者模式根据用户选择的不同配料来制作披萨。

5.参考

极客时间《设计模式之美》 ----- 王争

//www.greatytc.com/p/6d4ca398c120

https://blog.csdn.net/qq2071114140/article/details/104216547