Java Builder模式：可变对象引用引发已构建对象状态变更的合理性探讨

这种行为绝对不可接受——它直接破坏了不可变对象的核心设计原则：对象一旦创建，其状态就应该保持稳定，不能被外部任意修改。像示例里那样，外部修改传入Builder的原集合后，已构建完成的Foo实例内部状态被悄悄改变，很容易引发难以排查的bug，尤其是在多线程环境下，这种不可预测的状态变更会导致数据一致性问题。

问题根源 #

示例代码里的Builder直接持有外部传入的ArrayList引用，build()时只是把这个引用传给Foo，并没有做隔离。外部对原集合的修改自然会同步到Foo内部的集合上。

修复方案 #

有两种可靠的方式解决这个问题：

• 深拷贝可变对象
  在Builder的setHobbies方法或者build方法中，对传入的可变集合做深拷贝，让Foo内部持有独立的副本，切断和外部集合的引用关联。示例代码：

  public final class Foo {
      private final String name;
      private final List<String> hobbies;
  
      private Foo(String name, List<String> hobbies) {
          this.name = name;
          this.hobbies = hobbies;
      }
  
      public static class Builder {
          private String name;
          private List<String> hobbies;
  
          public Builder setName(String name) {
              this.name = name;
              return this;
          }
  
          public Builder setHobbies(List<String> hobbies) {
              // 拷贝传入的集合，避免外部修改影响内部
              this.hobbies = new ArrayList<>(hobbies);
              return this;
          }
  
          public Foo build() {
              return new Foo(name, hobbies);
          }
      }
  }
  

• 提供逐个添加的方法
  不让外部直接传入整个可变集合，而是给Builder提供addHobby这类方法，由Builder内部自己维护集合实例，完全控制集合的修改权限。同时在build时再做一次拷贝，确保Foo内部的集合不可被修改：

  public final class Foo {
      private final String name;
      private final List<String> hobbies;
  
      private Foo(String name, List<String> hobbies) {
          this.name = name;
          // 包装为不可修改列表，彻底禁止内部修改
          this.hobbies = Collections.unmodifiableList(hobbies);
      }
  
      public List<String> getHobbies() {
          return hobbies;
      }
  
      public static class Builder {
          private String name;
          private List<String> hobbies = new ArrayList<>();
  
          public Builder setName(String name) {
              this.name = name;
              return this;
          }
  
          public Builder addHobby(String hobby) {
              hobbies.add(hobby);
              return this;
          }
  
          public Foo build() {
              return new Foo(name, new ArrayList<>(hobbies));
          }
      }
  }
  

最佳实践 #

强烈建议保持所有构建出的对象完全不可变：

1. 把Foo的成员变量设为final，确保初始化后不能被重新赋值；
2. 对于引用类型的成员，要么使用不可变类型（比如ImmutableList），要么在构造时做深拷贝并包装为不可修改的实例；
3. 只提供读取状态的getter方法，不提供任何修改内部状态的接口。

只有这样，才能保证对象的状态稳定，避免外部代码的意外干扰，同时提升多线程环境下的安全性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者xyzcoder