静态工厂和构造函数共同的局限性:不能很好地适应大量的可选参数。
重叠构造函数模式
第一个只有必要参数的构造函数,
第二个构造函数有一个可选参数,
第三个构造函数有两个可选参数。
最后一个构造函数包含所有可选参数
重叠构造函数的缺点
这个构造函数有许多不想设置的参数,但是还是不得不为它们传值。
随着参数数目的增加,很快就会失控。
重叠构造函数模式可行,但是当有许多参数的时候,客户端代码就很难编写,并且仍然较难以阅读。
如果读者想要知道哪些值是什么意思,必须很仔细地数着这些参数来探个究竟。
一长串类型相同的参数会导致一些微妙的错误。如果客户端不小心颠倒了其中两个参数的顺序,编译器也不会报错,但是在程序运行的时候会出现错误的行为。
JavaBeans模式
调用一个无参数的构造函数来创建对象,然后调用set方法来设置每个必要的参数,以及每个相关的可选参数。
这种模式弥补了重叠构造函数模式的不足:代码容易阅读。
JavaBeans模式的不足
构造过程被分到了几个调用中,在构造过程中JavaBean可能处于不一致的状态。类无法仅仅通过检验构造函数参数的有效性来保证一致性。试图使用处于不一致状态的对象,将会导致失败,这种失败与包含错误的代码是不同的,调试起来非常困难。
JavaBeans模式阻止了把类做成不可变类的可能,这需要程序员付出额外的努力来保证它的线程安全。
JavaBeans模式不足的解决办法
思路:对象构造完成,不允许在解冻之前使用
通过手工“冻结”对象,可以弥补这些不足,但是这种方式十分笨拙,在实践中很少使用。此外,它甚至会在运行时导致错误,因为编译器无法确保程序员会在使用之前先在对象上调用freeze
方法。
Builder模式
保证像重叠构造函数模式那样的安全性,也能保证像JavaBeans模式那么好的可读性。
不直接生成想要的对象,而是让客户端利用所有必要的参数调用构造函数(或静态工厂),得到一个builder对象。
然后客户端在builder对象上调用类似于set的方法,来设置每个相关的可选参数。
最后客户端调用无参的build方法来生成不可变的对象。
builder是它构建的类的静态成员类。
注意NutritionFacts是不可变的,所有的默认参数值都单独放在一个地方。builder的setter方法返回builder本身,以便可以链式调用。
这样的客户端代码很容易编写和阅读。builder模式模拟了具名的可选参数。
builder像个构造函数一样,可以对其参数强加约束条件。build方法可以检验这些约束条件,将参数从builder拷贝到对象中之后,并在对象域而不是builder域中对它们进行校验,这一点很重要。
如果违反了任何约束条件,build方法就应该抛出IllegalStateException异常。
异常的详细信息应该显示出违反了那个约束条件。
Builder模式对多个参数强加约束条件的方法
用多个set方法对某个约束条件必须持有的所有参数进行检查。如果该约束条件没有得到满足,set方法就会抛出IllegalArgumentException。
这样有个好处,就是一旦传递了无效的参数,立即就会发现约束条件无效,而不是等着调用build方法。
builder模式与构造函数的对比
builder模式可以有多个可变的参数(多个set方法)。构造函数只能有一个可变参数。
builder模式灵活性
可以利用单个builder构建多个对象。
builder的参数可以在创建对象期间进行调整,也可以随着不同的对象而改变。builder可以自动填充某些域,例如每次创建对象时自动增加序列号。
builder是一个抽象工厂
设置了参数的builder是一个很好的抽象工厂。
客户端可以将这样的一个builder传给方法,使该方法能够为客户端创建一个或多个对象。要这样使用,必须有一个类型来表示builder。
NutritionFacts.Builder类可以实现Builder<NutritionFacts>接口。
带有Builder实例的方法利用有限制的通配符类型来约束构建器的类型参数。
Java传统的抽象工厂
Java传统的抽象工厂是Class对象,用newInstance方法充当build方法的一部分。
这种用法隐含着许多问题:
newInstance方法总是企图调用类的无参构造函数,这个构造函数甚至可能根本不存在。如果类没有可以访问的无参构造函数,也不会收到编译时错误。相反,客户端代码必须在运行时处理InstantiationException或IllegalAccessException,这样既不雅观也不方便。
newInstance方法还会传播由无参构造函数抛出的任何异常。
Class.newInstance破坏了编译时的异常检查。Builder接口弥补了这些不足。
Builder模式的不足
为了创建对象,必须先创建构建器。
builder模式比重叠构造函数模式更加冗长,因此它只在有很多参数的时候才使用(四个以上)。
但是如果预测到类将会添加更多的参数,可以一开始就使用构建器,这样就不会有过时的构造函数或静态工厂。
总结
如果类的构造函数或静态工厂中具有多个参数,设计这种类时,Builder模式是不错的选择。
与传统的重叠构造函数模式相比,使用Builder模式代码更易于阅读和编写,构建器比JavaBeans更加安全。