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Builder模式与Java语法

Builder模式是在Java中最流行的模式之一。它很简单，有助于保持对象不可变，并且可以使用 Project Lombok的@Builder 或 Immutables 等工具生成，仅举几例。

模式的流畅变体示例：

<b>public</b> <b>class</b> User {

  <b>private</b> <b>final</b> String firstName;

  <b>private</b> <b>final</b> String lastName;

  User(String firstName, String lastName) {
    <b>this</b>.firstName = firstName;
    <b>this</b>.lastName = lastName;
  }

  <b>public</b> <b>static</b> Builder builder() {
      <b>return</b> <b>new</b> Builder();
  }

  <b>public</b> <b>static</b> <b>class</b> Builder {

    String firstName;
    String lastName;

    Builder firstName(String value) {
        <b>this</b>.firstName = value;
        <b>return</b> <b>this</b>;
    }

    Builder lastName(String value) {
        <b>this</b>.lastName = value;
        <b>return</b> <b>this</b>;
    }

    <b>public</b> User build() {
        <b>return</b> <b>new</b> User(firstName, lastName);
    }
  }
}

调用方式：

User.Builder builder = User.builder().firstName(<font>"Sergey"</font><font>).lastName(</font><font>"Egorov"</font><font>);

<b>if</b> (newRules) {
    builder.firstName(</font><font>"Sergei"</font><font>);
}

User user = builder.build();
</font>

解释：

User class是不可变的，一旦我们实例化它就无法更改。
它的构造函数具有包私有可见性，必须使用构建器来实例化实例User。
Builder的字段不是不可变的，可以在构建实例之前多次更改User。
builder流利并且返回this（类型Builder）并且可以链接。

有什么问题？

继承问题

想象一下，我们想扩展User类：(banq注：其实如果User类是DDD值对象，实际是 final class，不能再被继承了)。

<b>public</b> <b>class</b> RussianUser <b>extends</b> User {
    <b>final</b> String patronymic;

    RussianUser(String firstName, String lastName, String patronymic) {
        <b>super</b>(firstName, lastName);
        <b>this</b>.patronymic = patronymic;
    }

    <b>public</b> <b>static</b> RussianUser.Builder builder() {
        <b>return</b> <b>new</b> RussianUser.Builder();
    }

    <b>public</b> <b>static</b> <b>class</b> Builder <b>extends</b> User.Builder {

        String patronymic;

        <b>public</b> Builder patronymic(String patronymic) {
            <b>this</b>.patronymic = patronymic;
            <b>return</b> <b>this</b>;
        }

        <b>public</b> RussianUser build() {
            <b>return</b> <b>new</b> RussianUser(firstName, lastName, patronymic);
        }
    }
}

调用代码时会出错：

RussianUser me = RussianUser.builder()
    .firstName(<font>"Sergei"</font><font>) </font><font><i>// returns User.Builder :(</i></font><font>
    .patronymic(</font><font>"Valeryevich"</font><font>) </font><font><i>// // Cannot resolve method!出错</i></font><font>
    .lastName(</font><font>"Egorov"</font><font>)
    .build();
</font>

这里的问题是因为firstName有以下定义：

User.Builder firstName(String value) {
        <b>this</b>.value = value;
        <b>return</b> <b>this</b>;
    }

Java的编译器无法检测到this的意思是RussianUser.Builder而不是User.Builder！

我们甚至无法改变顺序：

RussianUser me = RussianUser.builder()
    .patronymic(<font>"Valeryevich"</font><font>)
    .firstName(</font><font>"Sergei"</font><font>)
    .lastName(</font><font>"Egorov"</font><font>)
    .build() </font><font><i>// compilation error! User is not assignable to RussianUser</i></font><font>
    ;
</font>

可能的解决方案： Self typing

解决它的一种方法是添加一个泛型参数User.Builder，指示要返回的类型：

 <b>public</b> <b>static</b> <b>class</b> Builder<SELF <b>extends</b> Builder<SELF>> {

    SELF firstName(String value) {
        <b>this</b>.firstName = value;
        <b>return</b> (SELF) <b>this</b>;
    }

并将其设置为RussianUser.Builder：

<b>public</b> <b>static</b> <b>class</b> Builder <b>extends</b> User.Builder<RussianUser.Builder> {

它现在有效：

RussianUser.builder()
    .firstName(<font>"Sergei"</font><font>) </font><font><i>// returns RussianUser.Builder :)</i></font><font>
    .patronymic(</font><font>"Valeryevich"</font><font>) </font><font><i>// RussianUser.Builder</i></font><font>
    .lastName(</font><font>"Egorov"</font><font>) </font><font><i>// RussianUser.Builder</i></font><font>
    .build(); </font><font><i>// RussianUser</i></font><font>
</font>

它还适用于多级继承：

<b>class</b> A<SELF <b>extends</b> A<SELF>> {

    SELF self() {
        <b>return</b> (SELF) <b>this</b>;
    }
}

<b>class</b> B<SELF <b>extends</b> B<SELF>> <b>extends</b> A<SELF> {}

<b>class</b> C <b>extends</b> B<C> {}

那么，问题解决了吗？好吧，不是真的... 基本类型不能轻易实例化！

因为它使用递归泛型定义，所以我们有一个递归问题！

new A<A<A<A<A<A<A<...>>>>>>>()

但是，它可以解决（除非你使用Kotlin ）：

A a = new A<>();

在这里，我们依赖于Java的原始类型和钻石运算符<>。

但是，正如所提到的，它不适用于其他语言，如Kotlin或Scala，并且一般来说是这是一种黑客方式。

理想的解决方案：使用Java的Self typing

在继续阅读之前，我应该警告你：这个解决方案不存在，至少现在还没有。拥有它会很好，但目前我不知道任何JEP。PS谁知道如何提交JEP？;）

Self typing作为语言功能存在于Swift等语言中。

想象一下以下虚构的Java伪代码示例：

<b>class</b> A {

    @Self
    <b>void</b> withSomething() {
        System.out.println(<font>"something"</font><font>);
    }
}

<b>class</b> B <b>extends</b> A {
    @Self
    <b>void</b> withSomethingElse() {
        System.out.println(</font><font>"something else"</font><font>);
    }
}
</font>

调用：

<b>new</b> B()
    .withSomething() <font><i>// replaced with the receiver instead of void</i></font><font>
    .withSomethingElse();
</font>

如您所见，问题可以在编译器级别解决。事实上，有像 Manifold的@Self 这样的 javac编译器插件。

真正的解决方案：想一想

但是，如果不是试图解决返回类型问题，我们...删除类型？

<b>public</b> <b>class</b> User {

  <font><i>// ...</i></font><font>

    <b>public</b> <b>static</b> <b>class</b> Builder {

        String firstName;
        String lastName;

        <b>void</b> firstName(String value) {
            <b>this</b>.firstName = value;
        }

        <b>void</b> lastName(String value) {
            <b>this</b>.lastName = value;
        }

        <b>public</b> User build() {
            <b>return</b> <b>new</b> User(firstName, lastName);
        }
    }
}
<b>public</b> <b>class</b> RussianUser <b>extends</b> User {

    </font><font><i>// ...</i></font><font>

    <b>public</b> <b>static</b> <b>class</b> Builder <b>extends</b> User.Builder {

        String patronymic;

        <b>public</b> <b>void</b> patronymic(String patronymic) {
            <b>this</b>.patronymic = patronymic;
        }

        <b>public</b> RussianUser build() {
            <b>return</b> <b>new</b> RussianUser(firstName, lastName, patronymic);
        }
    }
}
</font>

调用方式：

RussianUser.Builder b = RussianUser.builder();
b.firstName(<font>"Sergei"</font><font>);
b.patronymic(</font><font>"Valeryevich"</font><font>);
b.lastName(</font><font>"Egorov"</font><font>);
RussianUser user = b.build(); </font><font><i>// RussianUser</i></font><font>
</font>

你可能会说，“这不是方便而且冗长，至少在Java中”。我同意，但......这是Builder的问题吗？

还记得我说过这个Builder是可变的吗？那么，为什么不利用它呢！

让我们将以下内容添加到我们的基础构建器中：

<b>public</b> <b>class</b> User {

  <font><i>// ...</i></font><font>

    <b>public</b> <b>static</b> <b>class</b> Builder {
        <b>public</b> Builder() {
            <b>this</b>.configure();
        }

        <b>protected</b> <b>void</b> configure() {}
</font>

并使用我们的构建器作为匿名对象：

RussianUser user = <b>new</b> RussianUser.Builder() {
    @Override
    <b>protected</b> <b>void</b> configure() {
        firstName(<font>"Sergei"</font><font>); </font><font><i>// from User.Builder</i></font><font>
        patronymic(</font><font>"Valeryevich"</font><font>); </font><font><i>// From RussianUser.Builder</i></font><font>
        lastName(</font><font>"Egorov"</font><font>); </font><font><i>// from User.Builder</i></font><font>
    }
}.build();
</font>

继承不再是一个问题，但它仍然有点冗长。

这里是Java的另一个“特性”派上用场： Double brace initialization/双大括号初始化。

这里我们使用初始化块来设置字段。Swing / Vaadin人可能认识到这种模式;）

有些人不喜欢它（随意评论为什么，顺便说一句）。我不会在应用程序的性能关键部分使用它，但如果是，比方说，测试，那么这种方法似乎标记了所有检查：