建造者模式 (Builder)

将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

场景

• 构建复杂对象（参数很多，有大量可选参数）
• 不可变对象（用 Builder 替代 telescoping constructor 模式）
• 链式调用的 API 设计（Lombok 的 @Builder）

核心角色

角色	说明
Builder（建造者）	定义构建产品各个部分的接口
ConcreteBuilder（具体建造者）	实现 Builder 接口，构建产品的具体部分
Director（指挥者）	控制构建过程的顺序
Product（产品）	最终构建出来的复杂对象

代码示例

// ----- 产品 -----
public class Computer {
    private final String cpu;
    private final String ram;
    private final String storage;
    private final String gpu;

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

    @Override
    public String toString() {
        return "Computer{cpu='" + cpu + "', ram='" + ram + "', storage='" + storage + "', gpu='" + gpu + "'}";
    }

    // ----- Builder -----
    public static class Builder {
        private String cpu = "i5";       // 默认值
        private String ram = "8GB";
        private String storage = "256GB";
        private String gpu = "集成显卡";

        public Builder cpu(String cpu) { this.cpu = cpu; return this; }
        public Builder ram(String ram) { this.ram = ram; return this; }
        public Builder storage(String storage) { this.storage = storage; return this; }
        public Builder gpu(String gpu) { this.gpu = gpu; return this; }

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

// ----- 使用 -----
public class BuilderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Computer gamingPC = new Computer.Builder()
            .cpu("i9")
            .ram("32GB")
            .storage("1TB SSD")
            .gpu("RTX 4090")
            .build();

        Computer officePC = new Computer.Builder()
            .cpu("i5")
            .ram("16GB")
            .build();

        System.out.println(gamingPC);
        System.out.println(officePC);
    }
}

优缺点

优点	缺点
✅ 可以分步构造对象，过程更清晰	❌ 需要额外创建 Builder 类
✅ 将构造代码和业务代码分离	❌ 如果参数很少，过度设计
✅ 可以复用相同的构建过程
✅ 链式调用接口直观

JDK 中的应用

• StringBuilder.append() 链式调用
• java.util.Calendar.Builder
• java.util.stream.Stream.builder()
• Lombok @Builder 注解（编译期生成）