设计模式之Builder模式

当我第一次使用 Picasso 的时候，看见下面的官网示例时，我和我的小伙伴都惊呆了！

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1	Picasso.with(context).load( "http://i.imgur.com/DvpvklR.png" ).into(imageView);

如此简洁明了的使用方式，如此灵活多变的链式调用，让我深深地迷住了，然后我一直苦苦追求它，奈何天资愚笨，不知如何掀起它的神秘面纱，直到我在网上找到了这篇教程...

不好意思，中二病又犯了，重来一遍。经过不懈的努力，终于发现它就是传说中的Builder(建造者)模式，并学会了如何与它亲密相处。

Builder模式是怎么来的

不知道是哪位贤人曾经说过，存在即为合理。Builder模式在众多的框架以及android原生代码中存在（比如AlertDialog)，就一定有其价值，用来解决某些需求。

考虑这样一个场景，假如有一个类(User)，里面有很多属性，并且你希望这些类的属性都是不可变的(final)，就像下面的代码：

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public class User {        private final String firstName;     // 必传参数      private final String lastName;      // 必传参数      private final int age;              // 可选参数      private final String phone;         // 可选参数      private final String address;       // 可选参数 }

在这个类中，有些参数是必要的，而有些参数是非必要的。就好比在注册用户时，用户的姓和名是必填的，而年龄、手机号和家庭地址等是非必需的。那么问题就来了，如何创建这个类的对象呢？

一种可行的方案就是实用构造方法。第一个构造方法只包含两个必需的参数，第二个构造方法中，增加一个可选参数，第三个构造方法中再增加一个可选参数，依次类推，直到构造方法中包含了所有的参数。

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public User(String firstName, String lastName) {          this (firstName, lastName, 0 );      }        public User(String firstName, String lastName, int age) {          this (firstName, lastName, age, "" );      }        public User(String firstName, String lastName, int age, String phone) {          this (firstName, lastName, age, phone, "" );      }        public User(String firstName, String lastName, int age, String phone, String address) {          this .firstName = firstName;          this .lastName = lastName;          this .age = age;          this .phone = phone;          this .address = address;      }

这样做的好处只有一个：可以成功运行。但是弊端很明显：

• 参数较少的时候问题还不大，一旦参数多了，代码可读性就很差，并且难以维护。
• 对调用者来说也很麻烦。如果我只想多传一个address参数，还必需给age、phone设置默认值。而且调用者还会有这样的困惑：我怎么知道第四个String类型的参数该传address还是phone？
  

第二种解决办法就出现了，我们同样可以根据JavaBean的习惯，设置一个空参数的构造方法，然后为每一个属性设置setters和getters方法。就像下面一样：

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public class User {        private String firstName;     // 必传参数      private String lastName;      // 必传参数      private int age;              // 可选参数      private String phone;         // 可选参数      private String address;       // 可选参数        public User() {      }        public String getFirstName() {          return firstName;      }        public String getLastName() {          return lastName;      }        public int getAge() {          return age;      }        public String getPhone() {          return phone;      }        public String getAddress() {          return address;      } }

这种方法看起来可读性不错，而且易于维护。作为调用者，创建一个空的对象，然后只需传入我感兴趣的参数。那么缺点呢？也有两点：

• 对象会产生不一致的状态。当你想要传入5个参数的时候，你必需将所有的setXX方法调用完成之后才行。然而一部分的调用者看到了这个对象后，以为这个对象已经创建完毕，就直接食用了，其实User对象并没有创建完成。
• User类是可变的了，不可变类所有好处都不复存在。
  

终于轮到主角上场的时候了，利用Builder模式，我们可以解决上面的问题，代码如下：

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public class User {        private final String firstName;     // 必传参数      private final String lastName;      // 必传参数      private final int age;              // 可选参数      private final String phone;         // 可选参数      private final String address;       // 可选参数        private User(UserBuilder builder) {          this .firstName = builder.firstName;          this .lastName = builder.lastName;          this .age = builder.age;          this .phone = builder.phone;          this .address = builder.address;      }        public String getFirstName() {          return firstName;      }        public String getLastName() {          return lastName;      }        public int getAge() {          return age;      }        public String getPhone() {          return phone;      }        public String getAddress() {          return address;      }        public static class UserBuilder {          private final String firstName;          private final String lastName;          private int age;          private String phone;          private String address;            public UserBuilder(String firstName, String lastName) {              this .firstName = firstName;              this .lastName = lastName;          }            public UserBuilder age( int age) {              this .age = age;              return this ;          }            public UserBuilder phone(String phone) {              this .phone = phone;              return this ;          }            public UserBuilder address(String address) {              this .address = address;              return this ;          }            public User build() {              return new User( this );          }      } }

有几个重要的地方需要强调一下：

• User类的构造方法是私有的。也就是说调用者不能直接创建User对象。
• User类的属性都是不可变的。所有的属性都添加了final修饰符，并且在构造方法中设置了值。并且，对外只提供getters方法。
• Builder模式使用了链式调用。可读性更佳。
• Builder的内部类构造方法中只接收必传的参数，并且该必传的参数适用了final修饰符。
  

相比于前面两种方法，Builder模式拥有其所有的优点，而没有上述方法中的缺点。客户端的代码更容易写，并且更重要的是，可读性非常好。唯一可能存在的问题就是会产生多余的Builder对象，消耗内存。然而大多数情况下我们的Builder内部类使用的是静态修饰的(static)，所以这个问题也没多大关系。

现在，让我们看看如何创建一个User对象呢？

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new User.UserBuilder( "王" , "小二" )                  .age( 20 )                  .phone( "123456789" )                  .address( "亚特兰蒂斯大陆" )                  .build();

相当整洁，不是吗？你甚至可以用一行代码完成对象的创建。

关于Builder的一点说明 线程安全问题

由于Builder是非线程安全的，所以如果要在Builder内部类中检查一个参数的合法性，必需要在对象创建完成之后再检查。

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public User build() {    User user = new user( this );    if (user.getAge() > 120 ) {      throw new IllegalStateException(“Age out of range”); // 线程安全    }    return user; }

上面的写法是正确的，而下面的代码是非线程安全的：

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public User build() {    if (age > 120 ) {      throw new IllegalStateException(“Age out of range”); // 非线程安全    }    return new User( this ); }

经典的Builder模式

上面介绍的Builder模式当然不是“原生态”的啦，经典的Builder模式的类图如下：

其中：

• Product 产品抽象类。
• Builder 抽象的Builder类。
• ConcretBuilder 具体的Builder类。
• Director 同一组装过程。
  

当然，之前实例中的Builder模式，是省略掉了Director的，这样结构更加简单。所以在很多框架源码中，涉及到Builder模式时，大多都不是经典GOF的Builder模式，而是省略后的。