关于构造器和建造者模式

Java 构造器与建造者模式复习文档

基于代码：Computer 类 + 内部 Builder 静态类

---

一、核心知识点回顾

知识点	说明
构造器（Constructor）	用于创建对象并初始化实例变量
私有构造器	防止外部直接 new，强制通过特定方式创建对象
静态内部类	Builder 是 Computer 的静态内部类，可独立使用
建造者模式（Builder Pattern）	一种创建型设计模式，用于构造复杂对象

---

二、代码解析：Computer 类

public class Computer {
    private String cpu;
    private String memory;
    private String storage;
    private String graphics;

    // 私有构造函数 —— 只能由 Builder 调用
    private Computer(Builder builder) {
        this.cpu = builder.cpu;
        this.memory = builder.memory;
        this.storage = builder.storage;
        this.graphics = builder.graphics;
    }

    // 静态内部类 Builder
    public static class Builder {
        // 与外部类相同的字段（可选配置）
        private String cpu;
        private String memory;
        private String storage;
        private String graphics;

        // 链式调用方法（返回 this）
        public Builder cpu(String cpu) {
            this.cpu = cpu;
            return this;
        }
        public Builder memory(String memory) {
            this.memory = memory;
            return this;
        }
        public Builder storage(String storage) {
            this.storage = storage;
            return this;
        }
        public Builder graphics(String graphics) {
            this.graphics = graphics;
            return this;
        }

        // 构建最终对象
        public Computer build() {
            return new Computer(this);
        }
    }
}

---

三、建造者模式（Builder Pattern）详解

1. 定义

将一个复杂对象的构造过程与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

2. 适用场景

• 对象有多个可选参数
• 需要保证对象创建的顺序或完整性
• 避免构造函数参数过多（望而生畏）
• 希望创建不可变对象

---

3. 建造者模式结构图（简化版）

[Client]
   ↓
[Builder] → build() → [Product]
   ↑             ↑
[ConcreteBuilder]  [Director]（可选）

在本例中：

• Computer 是 Product
• Builder 是 Concrete Builder
• 无 Director（直接由客户端控制）

---

四、使用示例（推荐写法）

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Computer gamingPC = new Computer.Builder()
            .cpu("Intel i9-13900K")
            .memory("32GB DDR5")
            .storage("1TB NVMe SSD")
            .graphics("RTX 4090")
            .build();

        // 简配办公电脑
        Computer officePC = new Computer.Builder()
            .cpu("Intel i5")
            .memory("16GB")
            .build();  // storage 和 graphics 可选不填
    }
}

优点：

• 参数顺序随意
• 可选参数清晰
• 代码可读性强
• 支持链式调用

---

五、为什么用 私有构造器 + Builder？

问题	传统构造器	Builder 模式
参数太多	new Computer(a,b,c,d)	链式设置
可选参数	多个重载构造器	统一一个 Builder
不可变对象	难保证	所有字段 final + Builder 构造
可读性	差	极佳

---

六、进阶：让 Computer 成为不可变类

public class Computer {
    private final String cpu;
    private final String memory;
    private final String storage;
    private final String graphics;

    private Computer(Builder builder) {
        this.cpu = builder.cpu;
        this.memory = builder.memory;
        this.storage = builder.storage;
        this.graphics = builder.graphics;
    }
    // 只提供 getter，无 setter
    public String getCpu() { return cpu; }
    // ... 其他 getter
}

线程安全 + 防御性编程首选

---

七、常见面试题

问题	答案要点
什么是建造者模式？	分离构造与表示，支持复杂对象灵活创建
为什么构造器是 private？	强制使用 Builder，控制对象创建方式
为什么 Builder 是静态内部类？	可访问外部类私有构造器，且不依赖外部类实例
与工厂模式的区别？	建造者关注构造过程，工厂关注返回产品
Lombok @Builder 能替代吗？	可以，但理解手写原理更重要

---

八、一句话总结

建造者模式 = 私有构造器 + 静态 Builder 类 + 链式方法 + build() 构建
解决：参数多、可选、顺序乱、不可变 等构造函数痛点。

---

建议背诵口诀：

“对象复杂别硬造，Builder 一步步来搞；
私有构造不让 new，链式调用真优雅！”

---