设计模式-建造者模式

很长一段时间以来，我一直想写一系列关于设计模式的文章。模式是开发人员工具箱中非常有价值的组件——它们解决了已被接受的有效解决方案的常见问题。此外，它们有助于开发人员之间共享思想。

本系列假设您了解面向对象编程 (OOP)。然而，我会尽量让这些示例尽可能简单易懂，优先考虑实用的实现而不是晦涩的示例。如果您正在寻找有关模式的权威学术文本，这就是您想要的：设计模式：可重用的面向对象的元素。

我们将从 Builder 模式（我最喜欢的模式之一）开始。 Builder 模式是一种创建模式——换句话说，它用于创建和配置对象。我特别喜欢 Joshua Bloch 在 Effective Java 中使用的例子。

面对的问题

对于此示例，我们将假设我们是 Java 团队的一员，该团队正在为一家银行开发一款软件。除其他外，我们需要一种表示银行账户的方法。我们的第一遍看起来像这样（请注意，对实际货币值使用 double 是一个坏主意）。

public class BankAccount {

    private long accountNumber;
    private String owner;
    private double balance;

    public BankAccount(long accountNumber, String owner, double balance) {
        this.accountNumber = accountNumber;
        this.owner = owner;
        this.balance = balance;
    }

    //Getters and setters omitted for brevity.
}

这相当简单——我们可以按如下方式使用它。

BankAccount account = new BankAccount(123L, "Bart", 100.00);

不幸的是，需求很少保持不变。一个新的要求是，我们应该跟踪适用于每个账户的月利率、开户日期，以及（可选）开户分行。这听起来很简单，所以我们提出了 BankAccount 类的 2.0 版。

public class BankAccount {

    private long accountNumber;
    private String owner;
    private String branch;
    private double balance;
    private double interestRate;

    public BankAccount(long accountNumber, String owner, String branch, double balance, double interestRate) {
        this.accountNumber = accountNumber;
        this.owner = owner;
        this.branch = branch;
        this.balance = balance;
        this.interestRate = interestRate;
   }

    //Getters and setters omitted for brevity.
}

由于我们新的和改进的帐户处理流程，我们获得了一些新客户。

BankAccount account = new BankAccount(456L, "Marge", "Springfield", 100.00, 2.5);
BankAccount anotherAccount = new BankAccount(789L, "Homer", null, 2.5, 100.00);  //Oops!

我们的编译器层面来讲，认为这段代码没问题。然而，实际上Homer的钱每个月都会翻一番。（如果有人知道有这样的回报的帐户，请告诉我！）你能找出原因吗？提示：密切注意传递给构造函数的参数的顺序。

如果我们有多个相同类型的连续参数，很容易意外地交换它们。由于编译器不会将其视为错误，因此它可能会在运行时的某个地方表现为问题——这可能会变成一个棘手的调试练习。此外，添加更多的构造函数参数会导致代码变得更难阅读。如果我们有 10 个不同的参数，那么一目了然地识别构造函数中的内容将变得非常困难。更糟糕的是，其中一些值可能是可选的，这意味着我们需要创建一堆重载的构造函数来处理所有可能的组合，或者我们必须将空值传递给我们的构造函数（丑陋！）。

您可能会认为我们可以通过调用无参数构造函数然后通过 setter 方法设置帐户来缓解此问题。然而，这让我们面临另一个问题——如果开发人员忘记调用特定的 setter 方法会发生什么？我们最终可能会得到一个仅部分初始化的对象，而且编译器也不会发现它有任何问题。

因此，我们需要解决两个具体问题：

构造函数参数太多。
对象状态不正确。

这就是建造者模式发挥作用的地方。

模式说明

Builder 模式允许我们编写可读、可理解的代码来设置复杂的对象。它通常使用流畅的界面实现，您可能已经在 Apache Camel 或 Hamcrest 等工具中看到过这种界面。该构建器将包含 BankAccount 类本身存在的所有字段。我们将在构建器上配置我们想要的所有字段，然后我们将使用构建器创建帐户。同时，我们将从 BankAccount 类中删除公共构造函数，并将其替换为私有构造函数，以便只能通过构建器创建帐户。

对于我们的示例，我们将把构建器放在 BankAccount 类中。它看起来像这样。

public class BankAccount {

    public static class Builder {

        private long accountNumber; //This is important, so we'll pass it to the constructor.
        private String owner;
        private String branch;
        private double balance;
        private double interestRate;

        public Builder(long accountNumber) {
            this.accountNumber = accountNumber;
        }

        public Builder withOwner(String owner){
            this.owner = owner;

            return this;  //By returning the builder each time, we can create a fluent interface.
        }

        public Builder atBranch(String branch){
            this.branch = branch;

            return this;
        }

        public Builder openingBalance(double balance){
            this.balance = balance;

            return this;
        }

        public Builder atRate(double interestRate){
            this.interestRate = interestRate;

            return this;
        }

        public BankAccount build(){
            //Here we create the actual bank account object, which is always in a fully initialised state when it's returned.
            BankAccount account = new BankAccount();  //Since the builder is in the BankAccount class, we can invoke its private constructor.
            account.accountNumber = this.accountNumber;
            account.owner = this.owner;
            account.branch = this.branch;
            account.balance = this.balance;
            account.interestRate = this.interestRate;

            return account;
        }
    }

    //Fields omitted for brevity.
    private BankAccount() {
        //Constructor is now private.
    }

    //Getters and setters omitted for brevity.

}

我们可以用下面的方式来创建新的账户数据

BankAccount account = new BankAccount.Builder(1234L)
            .withOwner("Marge")
            .atBranch("Springfield")
            .openingBalance(100)
            .atRate(2.5)
            .build();

BankAccount anotherAccount = new BankAccount.Builder(4567L)
            .withOwner("Homer")
            .atBranch("Springfield")
            .openingBalance(100)
            .atRate(2.5)
            .build();

这段代码更冗长吗？是的。是不是更清楚了？是的。好点吗？由于我们大部分时间都花在阅读代码而不是编写代码上，所以我很确定是的，是的。

总结

我们研究了一个示例，其中代码开始很简单，然后变得复杂。然后，我们使用 Builder 模式来解决我们发现的问题。

如果您发现自己处于不断向构造函数添加新参数的情况，导致代码容易出错且难以阅读，也许现在是退一步考虑重构代码以使用 Builder 的好时机 .

面对的问题

模式说明

总结

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