本系列学习教程笔记属于详细讲解Kotlin语法的教程，需要快速学习Kotlin语法的小伙伴可以查看“简洁” 系列的教程
快速入门请阅读如下简洁教程：
Kotlin学习教程(一)
Kotlin学习教程(二)
Kotlin学习教程(三)
Kotlin学习教程(四)
Kotlin学习教程(五)
Kotlin学习教程(六)
Kotlin学习教程(七)
Kotlin学习教程(八)
Kotlin学习教程(九)
Kotlin学习教程(十)
Kotlin教程笔记(51) - 改良设计模式 - 构建者模式
imgKotlin - 改良设计模式 - 构建者模式
一、前言
构建者模式
作用：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
核心操作：私有化复杂对象（Product）的类构造器，设计并创建 Builder 类。
二、使用构建者模式
例子：组装电脑
重点：多构造器、构建者模式
应用开发过程中，总会遇到创建复杂对象（Product）的情况，以组装电脑为例，从硬件到软件，需要配置的参数非常多，即构造器需要传入 n 个参数，于是我们可能会写出如下代码：
/**
- 电脑类
* - @author GitLqr
*/
class Computer(
val mainboard: String, // 主板
val cpu: String, // 处理器
val ram: String, // 内存
val battery: String, // 电源
val gpu: String?, // 显卡
val hardDisk: String?, // 硬盘
val networkInterface: String?, // 网线接口
val cdDriver: String?, // 光驱
val os: String?, // 系统
val chassis: String?, // 机箱
val mouse: String?, // 鼠标
val keyboard: String?, // 键盘
val monitor: String? // 显示器
)
// 使用
val nbComputer = Computer(
"超微X8QB6-F", "Intel Xeon E7-8870", "海盗船(CORSAIR) 复仇者LPX DDR4 2133 64GB 7000",
"西门子豪华供电柜", "Leadtek/丽台Quadro Plex 7000", "WD_BLACK SN850 2T",
"Intel/英特尔 万兆光纤网卡 EXPX9501AFXLR", "ThinkPad 43N3215 Blu-ray Burner Ultrabay",
"Windows 11", "游戏悍将太极施洛华世奇", "RAPOO雷柏 3710 2.4G激光无线鼠标",
"Optimus Maximus 多功能 概念式键盘", "Sharp/夏普 LB-1085 108英寸 FULL HD专业液晶显示器"
)
但是并不是所有的参数都是必须的，在 Java 中，我们一般会通过 重载构造器 来减少对象创建时需要传入的参数个数，在 Kotlin 中，重载构造器 就是定义次级构造器：
/**
- 电脑类（重载构造器）
* - @author GitLqr
*/
class Computer(
val mainboard: String, // 主板
val cpu: String, // 处理器
val ram: String, // 内存
val battery: String, // 电源
val gpu: String?, // 显卡
val hardDisk: String?, // 硬盘
val networkInterface: String?, // 网线接口
val cdDriver: String?, // 光驱
val os: String?, // 系统
val chassis: String?, // 机箱
val mouse: String?, // 鼠标
val keyboard: String?, // 键盘
val monitor: String? // 显示器
) {
// 次构造器需要调用主构造器传参
constructor(mainboard: String, cpu: String, ram: String, battery: String) :
}this(mainboard, cpu, ram, battery, null, null, null, null, null, null, null, null, null)
// 使用
val simpleComputer = Computer("超微X8QB6-F", "Intel Xeon E7-8870", "海盗船(CORSAIR) 复仇者LPX DDR4 2133 64GB 7000", "西门子豪华供电柜")
但是 重载构造器 这种方案并不好，一旦重载的多了，代码就会变得很难维护，于是，在 Java 中，对于创建复杂对象这种情景，一般会使用 构建者模式 来处理，在使用 构建者模式 时需要遵循以下几点套路：
Product：私有化复杂对象的类构造器（确保使用者无法直接通过构造器创建实例）
Builder：
必传参数 通过 构造器 传入
可选参数 通过一系列 Setter 传入
提供一个 build() 方法返回一个 Product 对象
下面我们就用 构建者模式 来改造上面的代码:
/**
- 电脑类（构建者模式）
* @author GitLqr
*/
class Computer private constructor( // 私有化复杂对象的类构造器
val mainboard: String, // 主板
val cpu: String, // 处理器
val ram: String, // 内存
val battery: String, // 电源
val gpu: String?, // 显卡
val hardDisk: String?, // 硬盘
val networkInterface: String? // 网线接口
...
) {
// 【必传参数】通过 构造器 传入
class Builder(val mainboard: String, val cpu: String, val ram: String, val battery: String) {var gpu: String? = null var hardDisk: String? = null var networkInterface: String? = null ... fun setGpu(gpu: String): Builder { this.gpu = gpu return this } fun setHardDisk(hardDisk: String): Builder { this.hardDisk = hardDisk return this } fun setNetworkInterface(networkInterface: String): Builder { this.networkInterface = networkInterface return this } ... // 别忘了，还要有一个 build() 方法，用来创建复杂对象并返回 fun build(): Computer { return Computer(mainboard, cpu, ram, battery, gpu, hardDisk, networkInterface, ...) }}
}
// 使用
val computer =
Computer.Builder("超微X8QB6-F", "Intel Xeon E7-8870", "海盗船(CORSAIR) 复仇者LPX DDR4 2133 64GB 7000", "西门子豪华供电柜")
.setGpu("Leadtek/丽台Quadro Plex 7000")
.setHardDisk("WD_BLACK SN850 2T")
.setNetworkInterface("Intel/英特尔 万兆光纤网卡 EXPX9501AFXLR")
.build()
总结一下 构建者模式 的优缺点：
优点：
结合 链式调用 设计，代码上更加美观
对于可选参数的设置，更加语义化
缺点：
当可选参数比较多时，Builder 代码比较冗长
在使用 Builder 时可能会忘记 build() 方法的调用
在创建 Product 对象之前，必须先创建 Builder 对象，会增加额外的开销
三、改良构建者模式
例子：组装电脑
重点：构建者模式本质上是模拟了具名的可选参数
Kotlin 作为更好的 Java，拥有更多现代语言的特性，具名可选参数 就是众多特性之一，我们完全可以使用这个特性来改良（或者说是取代）构建者模式。
Kotlin 的 具名可选参数 有以下特点：
在具体化一个参数的取值时，可以通过带上它的参数名，而不是它在所有参数中的位置决定
由于参数可以设置默认值，这允许我们可以只给出部分参数的取值，而不必是所有的参数
下面我们用 Kotlin 的 具名可选参数 来改造上面的代码：
/**
- 电脑类（构建者模式）改良：带默认值的具名可选参数
* - @author GitLqr
*/
class Computer(
val mainboard: String, // 主板
val cpu: String, // 处理器
val ram: String, // 内存
val battery: String, // 电源
val gpu: String? = null, // 显卡
val hardDisk: String? = null, // 硬盘
val networkInterface: String? = null, // 网线接口
val cdDriver: String? = null, // 光驱
val os: String? = null, // 系统
val chassis: String? = null, // 机箱
val mouse: String? = null, // 鼠标
val keyboard: String? = null, // 键盘
val monitor: String? = null // 显示器
)
// 使用
val computer = Computer(
"超微X8QB6-F", "Intel Xeon E7-8870", "海盗船(CORSAIR) 复仇者LPX DDR4 2133 64GB 7000", "西门子豪华供电柜",
gpu = "Leadtek/丽台Quadro Plex 7000",
os = "Windows 11",
mouse = "RAPOO雷柏 3710 2.4G激光无线鼠标",
keyboard = "Optimus Maximus 多功能 概念式键盘",
monitor = "Sharp/夏普 LB-1085 108英寸 FULL HD专业液晶显示器"
)
总结一下 具名可选参数 的优点：
代码简洁优雅，无论是 Product 的类结构，或者是创建一个 Product 实例
创建 Product 实例时，显式指定参数名即可，无须按顺序传入
所有参数均使用 val 声明，相比 Builder 中使用 var 更加安全
四、对参数进行约束
构建者模式还有另一个作用，就是在 build() 方法中可以对参数进行约束，比如，如果一台电脑有指定操作系统（os），可是它没有硬盘（hardDisk），这显然是不对的，若使用构建者模式，则可以在 build() 方法中做如下条件约束：
/**
- 构建者模式：在 build() 方法中对参数进行约束、校验
* - @author GitLqr
*/
class Computer private constructor( ... ) {
class Builder( ... ) {
}... fun build(): Computer { if (os != null && hardDisk == null) { throw IllegalArgumentException("没有硬盘安装不了操作系统") } return Computer(...) }
}
那么改用 具名可选参数 这种方案之后，如果需要给参数添加约束条件时该怎么办呢？可以在 init 代码块中进行约束条件判断，这时顺便介绍一下 Kotlin 提供的 require() 方法，相当于是 Java 中的 assert：
/**
- 具名可选参数：在 init{} 代码块中对参数进行约束、校验
* @author GitLqr
*/
class Computer(
val mainboard: String, // 主板
val cpu: String, // 处理器
val ram: String, // 内存
val battery: String, // 电源
val gpu: String? = null, // 显卡
val hardDisk: String? = null, // 硬盘
val networkInterface: String? = null, // 网线接口
val cdDriver: String? = null, // 光驱
val os: String? = null, // 系统
val chassis: String? = null, // 机箱
val mouse: String? = null, // 鼠标
val keyboard: String? = null, // 键盘
val monitor: String? = null // 显示器
) {
init {// if (os != null && hardDisk == null) { // throw IllegalArgumentException("没有硬盘安装不了操作系统") // } require(!(os != null && hardDisk == null)) { "没有硬盘安装不了操作系统" }}
}
所以，综上所述，在 Kotlin 中，大可不必使用构建者模式~
《Effective Java》中是这样介绍构建者模式的：本质上 builder 模式模拟了具名的可选参数，就像 Ada 和 Python 中的一样。
