前言

《Effective Java》中文第三版,是一本关于Java基础的书,这本书不止一次有人推荐我看。其中包括我很喜欢的博客园博主五月的仓颉,他曾在自己的博文《给Java程序猿们推荐一些值得一看的好书》中也推荐过。加深自己的记忆,同时向优秀的人看齐,决定在看完每一章之后,都写一篇随笔。如果有写的不对的地方、表述的不清楚的地方、或者其他建议,希望您能够留言指正,谢谢。

《Effective Java》中文第三版在线阅读链接:https://github.com/sjsdfg/effective-java-3rd-chinese/tree/master/docs/notes

是什么

builder模式 是创建对象的一种方式。常见的对象创建方式还有 JavaBeans模式、可伸缩方法模式 等。

哪里用

扩展到很多可选参数的情景,“很多可选参数”指的是,当你的构造方法入参达到比如四个或更多时。

一个实体类,你预感它会在后期添加新的字段时,你也可以预先使用builder模式,因为你一开始没有使用,在后期类的参数演化到失控的时候,再想转为builder模式,之前写的代码就会是无用功。

怎么实现

我们通过 JavaBeans模式、可伸缩方法模式 与 Builder模式 创建对象,进行对比的方法,来看看Builder的实现,以及它的优点。

首先,我们来考虑一个场景,一瓶饮料,它的主要原料有很多,例如维生素、水、白砂糖等。我们先用可伸缩方法模式,来实现这样的一个类,代码如下:

public class Drink {

    //水 必填参数
private final int water; //糖 必填参数
private final int sweet; //维生素 可选参数
private final int vitamins; //饮料瓶颜色 可选参数
private final String color; public Drink(int water, int sweet){
this(water, sweet, 0);
} public Drink(int water, int sweet, int vitamins){
this(water, sweet, 0, "白色");
} public Drink(int water, int sweet, int vitamins, String color){
this.water = water;
this.sweet = sweet;
this.vitamins = vitamins;
this.color = color;
} public static void main(String[] args) {
Drink wowHaHa = new Drink(0, 0);
} }

当我们想要创建一个对象时,可以用构造方法入参最少的方法来创建(上方的例子最少传入两个参数:水、糖来创建一个Drink类)。通常情况下,可伸缩方法模式 的创建方法让你传入一些你不想设置的参数,但你不得不为它们传递一个值。上面的例子(只有)四个属性的入参,可能看起来不是很糟糕,如果有十个,二十个呢?那它很快就会失控。

简而言之,可伸缩构造方法模式当有很多参数时,很难编写客户端代码,而且很难读懂它。

为了解决'很多参数'这个问题(构造方法中遇到许多可选参数),我们另一种选择是使用 JavaBeans 模式,在这种模式中,调用一个无参的构造方法来创建对象,然后调用 setter 方法来设置每个必需的参数和可选参数,实例代码如下:

public class Drink02 {
//水 必填参数
private int water; //糖 必填参数
private int sweet; //维生素 可选参数
private int vitamins = -1; //饮料瓶颜色 可选参数
private String color = "白色"; public Drink02(){ } //Setters
public void setWater(int val) {water = val;}
public void setSweet(int val) {sweet = val;}
public void setVitamins(int val) {vitamins = val;}
public void setColor(String val) {color = val;} //使用 JavaBeans 模式创建一个对象
public static void main(String[] args) {
Drink02 waHaHa = new Drink02();
waHaHa.setWater(300);
waHaHa.setSweet(10);
waHaHa.setVitamins(1);
waHaHa.setColor("黑色瓶子");
}
}

JavaBeans 模式,没有 可伸缩方法模式 的缺点,但是代码看起来有点冗长,但创建实例很方便,并且生成的代码可读性更高。

但是,JavaBeans 模式是存在严重缺陷的,由于构造方法被分割成了多次调用,所以在设置属性中(构造过程中) JavaBean 可能处于不一致的状态。该类没有通过检查构造参数参数的有效性来强制一致性的选项。在不一致的状态下尝试使用对象可能会导致一些错误。例如一个需要设置一个必选参数,但是我们并没有设置。幸运的是,我们还有第三种选择:Builder 模式,代码实例如下:

public class Drink03 {
//水 必填参数
private final int water; //糖 必填参数
private final int sweet; //维生素 可选参数
private final int vitamins; //饮料瓶颜色 可选参数
private final String color; public static class Builder {
private final int water; private final int sweet; private int vitamins = 0; private String color = "白色"; public Builder(int water, int sweet){
this.water = water;
this.sweet = sweet;
} public Builder vitamins(int val){
vitamins = val;
return this;
} public Builder color(String val){
color = val;
return this;
} public Drink03 build(){
return new Drink03(this);
}
} private Drink03(Builder builder){
water = builder.water;
sweet = builder.sweet;
vitamins = builder.vitamins;
color = builder.color;
} //使用 Builder 模式创建一个对象
public static void main(String[] args) {
new Builder(100,10)
.vitamins(1).color("黑色").build();
}
}

因为所有默认参数都在一个地方,所以我们的Drink03对象是不可变的,setter赋值的操作,我们在builder方法中已经完成了,这样我们可以进行链式调用。这样的代码,在创建对象的时候非常容易编写,也易于阅读。

总结

Builder 模式创建对象

优点:

  • 更加灵活。Builder灵活的选择了可选参数,也可以自动填充必选参数。
  • 更加安全。

缺点:

  • 为了创建对象,首先必须创建它的 builder。在看中性能的场合下这可能就是一个问题。而且,builder 模式比伸缩构造方法模式更冗长,因此有在有足够的参数时才值得使用它。

总而言之,当设计类的构造方法或静态工厂的参数超过几个时,Builder 模式是一个不错的选择,特别是如果许多参数是可选的或相同类型的。builder模式客户端代码比使用 伸缩构造方法 更容易读写,并且builder模式比 JavaBeans 更安全。

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