生成器模式是一种创建型设计模式， 使你能够分步骤创建复杂对象。 该模式允许你使用相同的创建代码生成不同类型和形式的对象。

  1. 实际上，建造者模式的原理和代码实现非常简单，掌握起来并不难，难点在于应用场景。比如，你有没有考虑过这样几个问题：直接使用构造函数或者配合 set 方法就能创建对象，为什么还需要建造者模式来创建呢？建造者模式和工厂模式都可以创建对象，那它们两个的区别在哪里呢？

为什么需要建造者模式

假设有这样一个场景：我们需要定义一个资源池配置类 ResourcePoolConfig。这里的资源池，你可以简单理解为线程池、连接池、对象池等。在这个资源池配置类中，有以下几个成员变量，也就是可配置项。现在，请你编写代码实现这个 ResourcePoolConfig 类。<br />![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/89015/1627226807181-2d50f9fd-d497-427d-b4c9-5dd534c6f296.png#align=left&display=inline&height=468&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=936&originWidth=2463&size=336958&status=done&style=none&width=1231.5)

构造器创建

因为 maxTotal、maxIdle、minIdle 不是必填变量，所以在创建 ResourcePoolConfig 对象的时候，我们通过往构造函数中，给这几个参数传递 null 值，来表示使用默认值。


public class ResourcePoolConfig {
  private static final int DEFAULT_MAX_TOTAL = 8;
  private static final int DEFAULT_MAX_IDLE = 8;
  private static final int DEFAULT_MIN_IDLE = 0;

  private String name;
  private int maxTotal = DEFAULT_MAX_TOTAL;
  private int maxIdle = DEFAULT_MAX_IDLE;
  private int minIdle = DEFAULT_MIN_IDLE;

  public ResourcePoolConfig(String name, Integer maxTotal, Integer maxIdle, Integer minIdle) {
    if (StringUtils.isBlank(name)) {
      throw new IllegalArgumentException("name should not be empty.");
    }
    this.name = name;

    if (maxTotal != null) {
      if (maxTotal <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException("maxTotal should be positive.");
      }
      this.maxTotal = maxTotal;
    }

    if (maxIdle != null) {
      if (maxIdle < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("maxIdle should not be negative.");
      }
      this.maxIdle = maxIdle;
    }

    if (minIdle != null) {
      if (minIdle < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("minIdle should not be negative.");
      }
      this.minIdle = minIdle;
    }
  }
  //...省略getter方法...
}

现在，ResourcePoolConfig 只有 4 个可配置项，对应到构造函数中，也只有 4 个参数，参数的个数不多。但是，如果可配置项逐渐增多，变成了 8 个、10 个，甚至更多，那继续沿用现在的设计思路，构造函数的参数列表会变得很长，代码在可读性和易用性上都会变差。在使用构造函数的时候，我们就容易搞错各参数的顺序，传递进错误的参数值，导致非常隐蔽的 bug。


// 参数太多，导致可读性差、参数可能传递错误
ResourcePoolConfig config = new ResourcePoolConfig("dbconnectionpool", 16, null, 8, null, false , true, 10, 20，false， true);

构造器+Set方法创建

解决方法就是 用 set() 函数来给成员变量赋值，以替代冗长的构造函数。
配置项 name 是必填的，所以我们把它放到构造函数中设置，强制创建类对象的时候就要填写。其他配置项 maxTotal、maxIdle、minIdle 都不是必填的，所以我们通过 set() 函数来设置。即：
通过构造函数设置必填项，通过 set() 方法设置可选配置项


public class ResourcePoolConfig {
  private static final int DEFAULT_MAX_TOTAL = 8;
  private static final int DEFAULT_MAX_IDLE = 8;
  private static final int DEFAULT_MIN_IDLE = 0;

  private String name;
  private int maxTotal = DEFAULT_MAX_TOTAL;
  private int maxIdle = DEFAULT_MAX_IDLE;
  private int minIdle = DEFAULT_MIN_IDLE;

  public ResourcePoolConfig(String name) {
    if (StringUtils.isBlank(name)) {
      throw new IllegalArgumentException("name should not be empty.");
    }
    this.name = name;
  }

  public void setMaxTotal(int maxTotal) {
    if (maxTotal <= 0) {
      throw new IllegalArgumentException("maxTotal should be positive.");
    }
    this.maxTotal = maxTotal;
  }

  public void setMaxIdle(int maxIdle) {
    if (maxIdle < 0) {
      throw new IllegalArgumentException("maxIdle should not be negative.");
    }
    this.maxIdle = maxIdle;
  }

  public void setMinIdle(int minIdle) {
    if (minIdle < 0) {
      throw new IllegalArgumentException("minIdle should not be negative.");
    }
    this.minIdle = minIdle;
  }
  //...省略getter方法...
}

构造器创建创建方式依然存在缺点：

  • 对象可能存在无效状态。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，就直接使用了，其实User对象并没有创建完成。为了避免这种无效状态的存在，我们就需要使用构造函数一次性初始化好所有的成员变量
  • 如果我们希望 ResourcePoolConfig 类对象是不可变对象，也就是说，对象在创建好之后，就不能再修改内部的属性值。要实现这个功能，我们就不能在 ResourcePoolConfig 类中暴露 set() 方法。
  • 除此之外，假设配置项之间有一定的依赖关系，比如，如果用户设置了 maxTotal、maxIdle、minIdle 其中一个，就必须显式地设置另外两个；或者配置项之间有一定的约束条件，比如，maxIdle 和 minIdle 要小于等于 maxTotal。我们只能全部参数设置完毕之后再次校验，调用者容易遗忘
  • 如果必填项过多，构造器依然会出现列表很长的问题

    建造者模式创建

    我们可以把校验逻辑放置到 Builder 类中，先创建建造者，并且通过 set() 方法设置建造者的变量值，然后在使用 build() 方法真正创建对象之前，做集中的校验，校验通过之后才会创建对象。除此之外，我们把 ResourcePoolConfig 的构造函数改为 private 私有权限。这样我们就只能通过建造者来创建 ResourcePoolConfig 类对象。并且，ResourcePoolConfig 没有提供任何 set() 方法，这样我们创建出来的对象就是不可变对象了 ```java

public class ResourcePoolConfig { private String name; private int maxTotal; private int maxIdle; private int minIdle;

private ResourcePoolConfig(Builder builder) { this.name = builder.name; this.maxTotal = builder.maxTotal; this.maxIdle = builder.maxIdle; this.minIdle = builder.minIdle; } //…省略getter方法…

//我们将Builder类设计成了ResourcePoolConfig的内部类。 //我们也可以将Builder类设计成独立的非内部类ResourcePoolConfigBuilder。 public static class Builder { private static final int DEFAULT_MAX_TOTAL = 8; private static final int DEFAULT_MAX_IDLE = 8; private static final int DEFAULT_MIN_IDLE = 0;

private String name;
private int maxTotal = DEFAULT_MAX_TOTAL;
private int maxIdle = DEFAULT_MAX_IDLE;
private int minIdle = DEFAULT_MIN_IDLE;

public ResourcePoolConfig build() {
  // 校验逻辑放到这里来做，包括必填项校验、依赖关系校验、约束条件校验等
  if (StringUtils.isBlank(name)) {
    throw new IllegalArgumentException("...");
  }
  if (maxIdle > maxTotal) {
    throw new IllegalArgumentException("...");
  }
  if (minIdle > maxTotal || minIdle > maxIdle) {
    throw new IllegalArgumentException("...");
  }

  return new ResourcePoolConfig(this);
}

public Builder setName(String name) {
  if (StringUtils.isBlank(name)) {
    throw new IllegalArgumentException("...");
  }
  this.name = name;
  return this;
}

public Builder setMaxTotal(int maxTotal) {
  if (maxTotal <= 0) {
    throw new IllegalArgumentException("...");
  }
  this.maxTotal = maxTotal;
  return this;
}

public Builder setMaxIdle(int maxIdle) {
  if (maxIdle < 0) {
    throw new IllegalArgumentException("...");
  }
  this.maxIdle = maxIdle;
  return this;
}

public Builder setMinIdle(int minIdle) {
  if (minIdle < 0) {
    throw new IllegalArgumentException("...");
  }
  this.minIdle = minIdle;
  return this;
}

} }

// 这段代码会抛出IllegalArgumentException，因为minIdle>maxIdle ResourcePoolConfig config = new ResourcePoolConfig.Builder() .setName(“dbconnectionpool”) .setMaxTotal(16) .setMaxIdle(10) .setMinIdle(12) .build();

<a name="f4H4N"></a>
### 建造者模式的缺点
实际上，如果我们并不是很关心对象是否有短暂的无效状态，也不是太在意对象是否是可变的。比如，对象只是用来映射数据库读出来的数据，那我们直接暴露 set() 方法来设置类的成员变量值是完全没问题的。而且，使用建造者模式来构建对象，代码实际上是有点重复的，ResourcePoolConfig 类中的成员变量，要在 Builder 类中重新再定义一遍。
<a name="p8TXW"></a>
## 与工厂模式有何区别？
    工厂模式是用来创建不同但是相关类型的对象（继承同一父类或者接口的一组子类），由给定的参数来决定创建哪种类型的对象。建造者模式是用来创建一种类型的复杂对象，可以通过设置不同的可选参数，“定制化”地创建不同的对象。
<a name="wc9w5"></a>
## 关于Builder的一点说明
<a name="rYvjX"></a>
### 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。
```java
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：

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(了解)

image.png
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。