编程自学指南：java程序设计开发，Java 建造者模式，建造者模式的核心思想：分步构建复杂对象，区分建造者与工厂模式，建造者模式优化对象创建，处理可选参数

编程自学指南：java程序设计开发，Java 建造者模式详解课件

一、课程信息

学习目标

1. 理解建造者模式的核心思想：分步构建复杂对象
2. 掌握四大核心角色的设计方法
3. 能通过建造者模式优化对象创建，处理可选参数
4. 区分建造者与工厂模式的适用场景

二、课程导入：生活中的 "组装"

🌰 场景 1：组装电脑

• 传统方式：通过构造器一次性传入所有参数（CPU、内存、硬盘...）

  java

  new Computer("i7", "16G", "512G SSD", "RTX3060"); // 参数顺序易混淆
  

• 问题：参数多且有可选配置时，构造器臃肿
• 建造者方案：分步设置配置，最后统一组装

三、核心概念与角色

1. 模式定义

将一个复杂对象的构建过程与其表示分离，允许同样的构建过程创建不同的表示。
核心：通过分步设置参数，统一组装对象

2. 四大核心角色

角色名称	作用	电脑组装案例
产品	复杂对象（最终要创建的对象）	Computer类
抽象建造者	声明构建步骤的抽象方法	ComputerBuilder接口
具体建造者	实现构建步骤，提供获取产品的方法	HighEndBuilder、BudgetBuilder
指挥者	控制构建流程（可选）	Director类（组装流程控制）

四、基础实现与案例

🔧 案例 1：电脑组装（基础版）

步骤 1：定义产品类

class Computer {
    private String cpu;
    private String ram;
    private String disk;
    private String gpu;

    // 私有构造器，只能通过建造者创建
    private Computer(Builder builder) {
        this.cpu = builder.cpu;
        this.ram = builder.ram;
        this.disk = builder.disk;
        this.gpu = builder.gpu;
    }

    // 省略getter和toString
}

步骤 2：定义建造者（静态内部类）

static class Builder {
    private String cpu;
    private String ram = "8G"; // 默认值
    private String disk = "256G SSD";
    private String gpu;

    public Builder setCpu(String cpu) {
        this.cpu = cpu;
        return this; // 支持链式调用
    }

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

    public Computer build() {
        // 校验必要参数
        if (cpu == null) {
            throw new IllegalStateException("CPU是必需的");
        }
        return new Computer(this);
    }
}

步骤 3：客户端使用

Computer highEnd = new Computer.Builder()
    .setCpu("i9")
    .setRam("32G")
    .setDisk("1T SSD")
    .setGpu("RTX4090")
    .build();

Computer budget = new Computer.Builder()
    .setCpu("i5")
    .build(); // 使用默认内存和硬盘

🔍 建造者模式优势

1. 参数可选：可选参数通过 setter 设置，必选参数在 build 时校验
2. 可读性：参数含义明确，避免构造器参数顺序错误
3. 扩展性：新增参数只需修改建造者，不影响已有代码

五、进阶：链式调用与流式 API

案例 2：用户注册（可选参数处理）

class User {
    private final String username;
    private final String password;
    private final int age;
    private final String email;

    private User(Builder builder) {
        this.username = builder.username;
        this.password = builder.password;
        this.age = builder.age;
        this.email = builder.email;
    }

    // 建造者链式调用
    public static class Builder {
        private final String username;
        private final String password;
        private int age = 18;
        private String email;

        public Builder(String username, String password) {
            this.username = username;
            this.password = password;
        }

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

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

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

客户端调用（流式风格）

User user = new User.Builder("张三", "123456")
    .age(20)
    .email("zhangsan@example.com")
    .build();

六、建造者 vs 工厂模式

特性	工厂模式	建造者模式
创建方式	直接生成对象	分步设置参数后生成
适用对象	简单对象	复杂对象（多参数、可选参数）
核心	对象创建抽象化	构建过程与表示分离

七、JDK 中的建造者模式

1. StringBuilder

new StringBuilder()
    .append("Hello")
    .append(" ")
    .append("World")
    .toString(); // 最终构建String对象

2. Calendar类

Calendar.getInstance()
    .set(2023, Calendar.OCTOBER, 1); // 分步设置时间

八、适用场景与优缺点

✅ 优点

1. 复杂对象构建清晰：分步操作，逻辑分明
2. 默认值支持：可选参数可设置默认值
3. 线程安全：构建过程与对象使用分离

⚠️ 缺点

• 类数量增加：每个产品需对应一个建造者
• 过度设计：简单对象使用会增加代码复杂度

🔥 适用场景

1. 参数众多的对象：如 SQL 查询条件、HTTP 请求参数
2. 不可变对象构建：确保对象创建后不可修改（如User类字段用final）

九、课堂练习

练习 1：优化手机配置

需求：

• Phone类包含brand、cpu、ram、battery（电池容量）
• 使用建造者模式，brand和cpu为必选参数，其他为可选

练习 2：实现不可变的Order类

要求：

• 订单包含orderId、userId、amount、status（状态）
• 通过建造者模式创建，创建后字段不可修改

十、课程总结

知识图谱：

建造者模式  
   ↳ 核心：分步构建，分离构建与表示  
   ↳ 角色：产品、建造者、指挥者（可选）  
   ↳ 优势：参数可选、可读性强、易扩展  
   ↳ 与工厂区别：处理复杂对象 vs 简单对象  

口诀记忆：

“建造者，分步造，复杂对象不用愁，
链式调用参数明，必选可选分得清，
最后 build 来组装，对象创建更优雅！”

十一、课后作业

必做 1：实现图书信息建造者

需求：

• Book类包含title、author、price、publisher（出版社）
• 使用建造者模式，title和author为必选，其他可选

必做 2：分析 Lombok 的 @Builder 注解

任务：

1. 引入 Lombok 依赖，用@Builder注解简化建造者实现
2. 对比手写建造者与 Lombok 生成代码的差异