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Java Academy · 课时

使用流式 API 的建造者模式

使用流式建造者逐步构建复杂对象，避免构造方法参数逐渐膨胀

使用流式 API 的建造者模式 是 CoddyKit 上的免费 Java Academy 课时。 这是第 4 节课，共 4 节。 你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。 这是 Java Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 Java Academy 课程共包含 4 节课。

伸缩式构造函数问题

当一个类拥有许多可选参数时，构造函数的数量会不断增加：2 个参数、3 个参数、4 个参数……Builder 模式通过流式的分步配置 API 解决了这个问题。

// Without builder — hard to read:
Pizza p = new Pizza("large", "thin", true, false, true, false, "mozzarella");

Builder 的基本结构

请创建一个静态嵌套的 Builder 类。外部类应具有一个接收 builder 的私有构造函数。Builder 中的每个 setter 都返回 this，以支持流式链式调用。

public final class Pizza {
    private final String size, crustType, cheese;
    private final boolean extraSauce, pepperoni;
    private Pizza(Builder b) {
        this.size = b.size; this.crustType = b.crustType;
        this.cheese = b.cheese; this.extraSauce = b.extraSauce;
        this.pepperoni = b.pepperoni;
    }
    public static class Builder {
        private final String size;
        private String crustType = "regular", cheese = "mozzarella";
        private boolean extraSauce, pepperoni;
        public Builder(String size) { this.size = size; }
        public Builder crustType(String c) { this.crustType = c; return this; }
        public Builder cheese(String c)    { this.cheese = c;    return this; }
        public Builder extraSauce()        { this.extraSauce = true; return this; }
        public Builder pepperoni()         { this.pepperoni = true; return this; }
        public Pizza build()               { return new Pizza(this); }
    }
}

流式 API 的使用

Builder 的调用方式读起来像一句话。必需参数放在构造函数中，可选参数通过方法调用设置。最后调用 build() 生成不可变对象。

Pizza p = new Pizza.Builder("large")
    .crustType("thin")
    .extraSauce()
    .pepperoni()
    .build();
System.out.println(p);

在 build() 中进行验证

请在构造对象之前，将验证逻辑添加到 build() 中。对于无效的参数组合，请抛出 IllegalStateException 或 IllegalArgumentException。

public Pizza build() {
    if (size == null || size.isBlank())
        throw new IllegalArgumentException("Size required");
    if (extraSauce && crustType.equals("stuffed"))
        throw new IllegalStateException("No extra sauce on stuffed crust");
    return new Pizza(this);
}

用于不可变对象的 Builder

由于外部类是通过 builder 一次性创建的，所有字段都可以声明为 final，从而使生成的对象完全不可变且具备线程安全性。

public final class Address {
    private final String street, city, country;
    private final String postalCode;
    private Address(Builder b) { ... } // all finals
    // no setters — immutable!
}

使用自身类型的泛型 Builder

对于继承层次结构，请使用递归泛型类型参数（SELF extends Builder<SELF>），这样子类 Builder 的链式方法就能返回子类类型。

public abstract static class Builder<SELF extends Builder<SELF>> {
    String name;
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public SELF name(String n) { this.name = n; return (SELF) this; }
    public abstract Vehicle build();
}

Lombok @Builder

Lombok 的 @Builder 会在编译时生成完整的 builder 基础设施。请使用 @Builder.Default 设置字段默认值，并使用 @Singular 处理集合。

@Builder
public class Report {
    private final String title;
    @Builder.Default private final int pageCount = 1;
    @Singular private final List<String> authors;
}
// Usage:
Report r = Report.builder().title("Q4").author("Alice").author("Bob").build();

JDK 中的 Builder

许多 JDK 类都使用 Builder 风格的 API：StringBuilder、HttpRequest.newBuilder()、ProcessBuilder 和 Stream.Builder。请注意识别这种模式。

HttpRequest req = HttpRequest.newBuilder()
    .uri(URI.create("https://api.example.com/users"))
    .header("Accept", "application/json")
    .GET()
    .build();

Builder 与工厂

当对象需要许多参数并且需要分步配置时，请使用 Builder。当所有变体都很简单、可以通过一次调用完成创建时，请使用工厂。

用于测试数据的 Builder

Builder 在测试中非常有用：您可以在辅助工具中创建一个基础 builder，然后只覆盖每个测试用例相关的字段，从而让测试保持 DRY 且易于阅读。

User defaultUser() { return new User.Builder("test@example.com").name("Test User").build(); }
User adminUser()   { return new User.Builder("admin@example.com").name("Admin").role(ADMIN).build(); }

线程安全

Builder 本身不是线程安全的，因此请不要在线程之间共享一个 Builder。如果所有字段都是 final，并且没有共享可变对象，那么由它构建的产品可以是不可变且线程安全的。

快速检查

Builder 方法具有什么特征时，才称得上是“流式”的？

回顾

Builder 解决了伸缩式构造函数问题。请使用静态嵌套的 Builder 类，让每个 setter 返回 this，在 build() 中进行验证，并生成不可变对象。Lombok 的 @Builder 可以自动完成这些样板代码。

常见问题解答

「使用流式 API 的建造者模式」课时是免费的吗？

是的 — 「使用流式 API 的建造者模式」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 Java Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 Java Academy 课程共包含 4 节课。

「使用流式 API 的建造者模式」这节课中我会学到什么？

使用流式建造者逐步构建复杂对象，避免构造方法参数逐渐膨胀 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Java Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 Java Academy 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 Java Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。 这是第 4 节课，共 4 节。

「使用流式 API 的建造者模式」课时需要多长时间？

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 Java Academy 课中编写并运行代码吗？

能。每节 Java Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

此课程中的所有课时

  1. Singleton：线程安全的实现
  2. 工厂方法模式
  3. 面向产品族的抽象工厂
  4. 使用流式 API 的建造者模式
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