遇到多个构造器参数时要考虑使用构建器

静态工厂和构造器有个共同的局限性：他们都不能很好地扩展到大量的可选参数。比如用一个类表示包装食品外面显示的营养成分标签（包括必选域和可选域）。

重叠构造器

对于这样的类一般习惯采用重叠构造器（telescoping constructor）模式，在这种模式下，提供的第一个构造器只有必要的参数，第二个构造器有一个可选的参数，第三个构造器有两个可选参数，依次类推，最后一个构造器包含所有的可选参数。

参考以下代码实现：

public class NutritionFacts{private final int servingSize;private final int servings;private final int calories;private final int fat;private final int sodium;private final int carbohydrate;public NutritionFacts(int servingSize,int servings){this(servingSize,servings,,0,0,0,0);}public NutritionFacts(int servingSize,int servings,int calories){this(servingSize,servings,,calories,0,0,0);}public NutritionFacts(int servingSize,int servings,int calories,int fat){this(servingSize,servings,,calories,fat,0,0);}public NutritionFacts(int servingSize,int servings,int calories,int fat,int sodium){this(servingSize,servings,calories,fat,sodium,0);}public NutritionFacts(int servingSize,int servings,int calories,int fat,int sodium,int carbohydrate){this.servingSize = servingSize;this.servings = servings;this.calories = calories;this.fat = fat;this.sodium = sodium;this.carbohydrate = carbohydrate;}
}

当想要创建实例的时候，利用参数中的构造器，但该列表中包含了要设置的所有参数：

NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts(240,8,100,0,35,27);

随着参数数目的增加，它很快就失去了控制。

简而言之，重叠构造器模式可行，但是当有许多参数的时候，客户端代码会很难编写，并且仍然难以阅读。

• 如果想知道那些值是什么意思，必须仔细数着这些参数来探个究竟
• 如果不小心颠倒了其中两个参数的顺序，编译器也不会出错，但是程序在运行时会出现错误的行为

JavaBean模式

该模式下，先调用一个无参构造器来创建对象，然后再调用setter方法来设置每个必要的参数，以及每个相关的可选参数：

public class NutritionFacts{private int servingSize;private int servings;private int calories;private int fat;private int sodium;private int carbohydrate;public NutritionFacts(){}public void setServingSize(int val){this.servingSize = val;}......
}

该模式弥补了重叠构造器模式的不足，创建实例很容易，产生的代码读起来也很容易：

NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts();
cocaCola.setServingSize(240);
cocaCola.setServings(8);
......

JavaBeans模式自身有着很严重的缺点。因为构造过程被分到几个调用中，在构造过程中JavaBean可能处于不一致的状态。类无法通过检验构造器参数的有效性来保证一致性。试图使用处于不一致状态的对象将会导致失败。

JavaBeans模式使得把类做成不可变的可能性不复存在。这就需要程序员付出额外的努力来确保它的线程安全。

建造者模式

它不直接生成想要的对象，而是让客户端利用所有必要的参数调用构造器（或者静态工厂）得到一个builder对象。然后客户端在builder对象上调用类似于setter的方法，来设置每个相关的可选参数，最后，客户端调用无参的build方法来生成通常不可变的对象。这个builder通常是他构建的类的静态成员类。

public class NutritionFacts{private final int servingSize;private final int servings;private final int calories;private final int fat;private final int sodium;private final int carbohydrate;public static class Builder{//必选参数private final int servingSize;private final int servings;//可选参数，初始化为0private int calories = 0;private int fat = 0;private int sodium = 0;private int carbohydrate = 0;public Builder(int servingSize,int servings){this.servingSize = servingSize;this.servings = servings;}public Builder calories(int val){this.calories = val;return this;}public Builder fat(int val){this.fat = val;return this;}public Builder sodium(int val){this.sodium = val;return this;}public Builder carbohydrate(int val){this.carbohydrate = val;return this;}public NutritionFacts build(){return new NutritionFacts(this);}}public NutritionFacts(Builder builder){servingSize = builder.servingSize;servings = builder;calories = builder.calories;fat = builder.fat;sodium = builder.sodium;carbohydrate = builder.carbohydrate;}}

NutritionFacts是不可变的，所有的默认参数值都单独放在一个地方。客户端代码：

NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts.Builder(240,8).calories(100).sodium(35).carbohydrate(27).build();

类层次结构Builder模式

使用平行层次结构的builder时，各自嵌套在相应的类中。抽象类有抽象的builder，具体类有具体的builder。假设用类层次根部的一个抽象类表示各式各样的比萨：

/*** @ClassName Pizza* @Author jiaxinxiao* @Date 2023/2/26 22:34*/
public abstract class Pizza {public enum Topping{HAM,MUSHROOM,ONION,PEPPER,SAUSAGE}final Set<Topping> toppings;abstract static class Builder<T extends Builder<T>>{EnumSet<Topping> toppings = EnumSet.noneOf(Topping.class);public T addTopping(Topping topping){toppings.add(Objects.requireNonNull(topping));return self();}abstract Pizza build();//子类必须实现这个方法并return thisprotected abstract T self();}Pizza(Builder<?> builder){toppings = builder.toppings.clone();}
}

这里有两个具体的Pizza子类，其中一个表示经典纽约风味，另一个表示馅料内置半月形比萨，前者需要一个尺寸参数，后者则要你指定酱汁应该内置还是外置：

/*** @ClassName NyPizza* @Author jiaxinxiao* @Date 2023/2/26 22:46*/
public class NyPizza extends Pizza{public enum Size{SMALL,MEDIUM,LARGE}private final Size size;public static class Builder extends Pizza.Builder<Builder>{private final Size size;public Builder(Size size){this.size = Objects.requireNonNull(size);}@OverrideNyPizza build() {return new NyPizza(this);}@Overrideprotected Builder self() {return this;}}private NyPizza(Builder builder) {super(builder);size = builder.size;}
}

/*** @ClassName Calzone* @Author jiaxinxiao* @Date 2023/3/4 7:14*/
public class Calzone extends Pizza{private final boolean sauceInside;public static class Builder extends Pizza.Builder<Builder>{//defaultprivate boolean sauceInside = false;public Builder sauceInside(){sauceInside = true;return this;}@OverrideCalzone build() {return new Calzone(this);}@Overrideprotected Builder self() {return this;}}private Calzone(Builder builder) {super(builder);sauceInside = builder.sauceInside;}
}

每个子类的构建器中的build方法，都声明返回正确的子类：NyPizza.Builder的build方法返回NyPizza，而Calzon.Builder中的则返回Calzone。在该方法中，子类方法声明返回超级类中声明的返回类型的子类型，这被称作协变返回类型。它允许客户端无需转换类型就能使用这些构建器。

客户端使用：

NyPizza pizza = new NyPizza.Builder(Size.SMALL).addTopping(Topping.SAUSAGE).addTopping(Topping.ONION).build();
Calzone calzone = new Calzone.Builder().addTopping(Topping.HAM).sauceInside().build();

与构造器相比，builder的微弱优势在于，它可以有多个可变（varargs）参数。因为builder是利用单独的方法来设置每一个参数。此外，构建器还可以将多次调用某一个方法而传入的参数集中到一个域中，如调用两次的addTopping方法。

Builder模式的不足

为了创建对象，必须先创建它的构建器。虽然创建这个构建器的开销在实践中可能不那么明显，但是在某些十分注重性能的情况下，可能就成问题了。

Builder模式还比重叠构造器模式更加冗长，因此它只在有很多参数的时候才使用，比如4个或者更多的参数。

总结

如果类的构造器或者静态工厂中具有多个参数，设计这种类时，Builder模式就是一种不错的选择，特别是当大多数参数都是可选或者类型相同的时候。与使用重叠构造器模式相比，使用Builder模式的客户端代码将更易于阅读和编写，构建器也比JavaBean更加安全。