CHARLIE SAYS

意图

封装一个对象的构造过程，并允许按步骤构造。

类图

classDiagram
    class Builder {
        <<abstract>>
        +buildPart()* void
        +getResult() Product
    }
    class ConcreteBuilder {
        +buildPart() void
        +getResult() Product
    }
    class Director {
        -builder Builder
        +construct() Product
    }
    class Product
    Director o-- Builder
    Builder <|-- ConcreteBuilder
    ConcreteBuilder ..> Product : 逐步构建

• Builder：抽象生成器，声明构造产品各部件的接口
• ConcreteBuilder：具体生成器，实现各部件的构造与装配，提供获取最终产品的方法
• Director：指挥者，安排部件的构造顺序（哪些步骤、什么顺序），对客户端屏蔽构造细节
• Product：被逐步构造的复杂对象

实现

以下是一个简易的 StringBuilder 实现，参考 JDK 1.8 源码：

public class AbstractStringBuilder {
    protected char[] value;
    protected int count;

    public AbstractStringBuilder(int capacity) {
        count = 0;
        value = new char[capacity];
    }

    public AbstractStringBuilder append(char c) {
        ensureCapacityInternal(count + 1);
        value[count++] = c;
        return this;
    }

    private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
        // overflow-conscious code
        if (minimumCapacity - value.length > 0)
            expandCapacity(minimumCapacity);
    }

    void expandCapacity(int minimumCapacity) {
        int newCapacity = value.length * 2 + 2;
        if (newCapacity - minimumCapacity < 0)
            newCapacity = minimumCapacity;
        if (newCapacity < 0) {
            if (minimumCapacity < 0) // overflow
                throw new OutOfMemoryError();
            newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
        }
        value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
    }
}

public class StringBuilder extends AbstractStringBuilder {
    public StringBuilder() {
        super(16);
    }

    @Override
    public String toString() {
        // Create a copy, don't share the array
        return new String(value, 0, count);
    }
}

客户端使用：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        final int count = 26;
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            sb.append((char) ('a' + i));
        }
        System.out.println(sb.toString());
    }
}

输出：

abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

JDK 中的应用

• java.lang.StringBuilder
• java.lang.StringBuffer
• java.nio.ByteBuffer（ByteBuffer.allocate(48).put(...) 按步骤构建）
• java.lang.Appendable
• Apache Camel builders
• Lombok 的 @Builder（编译期生成链式构造代码，见开发工具系列：Lombok）

总结

读完之后问自己下面几个问题，直到可以流利地回答：

• 使用的场景？
• 本质是什么？
• 它解决了什么问题？
• 它体现了设计模式中什么原则？
• 存在的缺陷？
• 你认为与它相关的设计模式有哪些？它们之间的区别有哪些？
• 开源架构中哪些使用了这一模式？

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参考

• 生成器（Builder）
• 生成器（Builder）——最易懂的设计模式解析