Builder 设计模式：软件开发者深度解析

Source: Dev.to

引言

在面向对象编程中，构建复杂对象很容易变得笨拙——尤其是当一个对象需要许多参数，而其中一些可能是可选的或相互依赖时。Builder（建造者）设计模式是一种创建型模式，由四人帮（Gang of Four）推广，并在 Effective Java 中由 Joshua Bloch 进一步完善，它提供了一种清晰、可读且易于维护的方式，逐步构造复杂对象。

该模式将复杂对象的构建过程与其表示分离，使相同的构建过程能够创建不同的表示。

组成部分

• Builder – 定义构建产品步骤的抽象接口。
• ConcreteBuilder – 实现 Builder 接口，负责构造并组装产品的各个部件。
• Director（可选） – 按特定顺序协调构建步骤。
• Product – 被构建的复杂对象。

在实际使用中——尤其是在 Java、C# 或 TypeScript 等语言里——通常不使用单独的 Director，而是通过流式接口（fluent interface），让 Builder 本身通过方法链引导构建过程。

示例（Java）

public class User {
    private final String firstName;
    private final String lastName;
    private final int age;
    private final String email;
    private final String phoneNumber;

    // Private constructor enforces use of Builder
    private User(Builder builder) {
        this.firstName = builder.firstName;
        this.lastName = builder.lastName;
        this.age = builder.age;
        this.email = builder.email;
        this.phoneNumber = builder.phoneNumber;
    }

    public static class Builder {
        private String firstName;
        private String lastName;
        private int age;
        private String email;
        private String phoneNumber;

        public Builder firstName(String firstName) {
            this.firstName = firstName;
            return this;
        }

        public Builder lastName(String lastName) {
            this.lastName = lastName;
            return this;
        }

        public Builder age(int age) {
            this.age = age;
            return this;
        }

        public Builder email(String email) {
            this.email = email;
            return this;
        }

        public Builder phoneNumber(String phoneNumber) {
            this.phoneNumber = phoneNumber;
            return this;
        }

        public User build() {
            return new User(this);
        }
    }
}

优势

• 提高可读性和可维护性
• 支持不可变性
• 构建时进行校验
• 优雅地处理可选参数
• 流畅且富有表现力的 API

劣势

• 增加代码冗长度
• 对于简单对象可能显得大材小用
• 存在一定的运行时开销

结论

Builder 设计模式是管理复杂、不可变对象创建的强大工具，能够以可读且安全的方式实现对象构造。虽然它会引入一些样板代码，但在大型应用中，清晰度、正确性和可维护性带来的收益往往大于其成本。