Builder — أساسيات نمط البناء في تطوير التطبيقات المحمولة

ما هو Builder: جوهر نمط البناء؟

Builder — نمط إنشائي من GoF يفصل بناء كائن معقد عن تمثيله. يمكن لنفس عملية البناء إنشاء تمثيلات مختلفة. Builder مفيد عندما يكون للكائن العديد من المعاملات الاختيارية ويكون المنشئ بعشرة حقول غير قابل للقراءة وغير مرن. يحل النمط أيضاً مشكلة Telescoping Constructor — النمط المعاكس حيث ينمو عدد تحميلات المنشئ بشكل أسي.

هيكل Builder يتضمن فئة داخلية ثابتة Builder بحقول تعكس حقول الفئة الرئيسية. كل set-طريقة تعيد Builder (this) للربط المتدفق. الطريقة النهائية build() تنشئ الكائن الهدف بتمرير قيم الحقول إلى منشئ خاص. الفئة الرئيسية لها منشئ خاص يقبل Builder. العميل: Object.builder().setField1(val1).setField2(val2).build().

متى نستخدم Builder — كائنات بها 5+ حقول حيث 2-3 فقط إلزامية. كائنات التهيئة (RequestConfig, DatabaseConfig). كائنات بمنطق تحقق معقد أثناء الإنشاء. كائنات يجب أن تكون ثابتة (immutable) بعد الإنشاء. في Android، يستخدم Builder بنشاط في SDK: AlertDialog.Builder, Retrofit.Builder, OkHttpClient.Builder, NotificationCompat.Builder.

Builder في Kotlin: التنفيذ الكلاسيكي وDSL

Builder في Kotlin له نهجان: Builder كلاسيكي على نمط Java (عبر فئة متداخلة) وBuilder بنمط DSL في Kotlin (عبر لامدا مع مستقبل). Builder بنمط Java مفضل للتوافق مع Android وعند الاستخدام مع كود Java. DSL builder هو أسلوب Kotlin البديهي: دالة تقبل لامدا داخلها this هو سياق Builder حيث يمكن تعيين الحقول مباشرة.

// Builder كلاسيكي
data class HttpConfig private constructor(
    val baseUrl: String,
    val timeout: Long = 30_000,
    val retries: Int = 3,
    val headers: Map<String, String> = emptyMap()
) {
    class Builder {
        private var baseUrl: String = ""
        private var timeout: Long = 30_000
        private var retries: Int = 3
        private var headers: MutableMap<String, String> = mutableMapOf()

        fun baseUrl(url: String) = apply { this.baseUrl = url }
        fun timeout(ms: Long) = apply { this.timeout = ms }
        fun retries(n: Int) = apply { this.retries = n }
        fun header(key: String, value: String) = apply { headers[key] = value }

        fun build(): HttpConfig {
            require(baseUrl.isNotBlank()) { "baseUrl is required" }
            return HttpConfig(baseUrl, timeout, retries, headers)
        }
    }
}

// الاستخدام
val config = HttpConfig.Builder()
    .baseUrl("https://api.example.com")
    .timeout(15_000)
    .header("Authorization", "Bearer token")
    .build()

Kotlin DSL builder — بديل بدون فئة متداخلة. دالة builder تقبل لامدا في سياق كائن البناء. هذا بديهي لـ Kotlin ولا يتطلب write-fields. تستخدم DSL builders بنشاط في Ktor Client, kotlinx.serialization, Compose (Modifier). DSL builder غير متوافق مع Java وغير مناسب للمكتبات ذات واجهة Java.

Builder في Swift: result builders والسلاسل

Builder في Swift — Swift ليس لديها نمط Builder مدمج، لكن الواجهة المتدفقة تُنفَّذ بسهولة عبر دوال تعيد Self. كل دالة تهيئ خاصية وتعيد self. على عكس Kotlin، Swift لا تتطلب فئة Builder منفصلة — يمكن إرجاع الكائن نفسه إذا كان قابلاً للتغيير أثناء التجميع. للكائنات الثابتة، تُستخدم فئة Builder متداخلة بشكل مشابه لـ Kotlin.

struct NetworkRequest {
    let url: String
    let method: HTTPMethod
    let headers: [String: String]
    let body: Data?
    let timeout: TimeInterval

    final class Builder {
        private var url: String = ""
        private var method: HTTPMethod = .get
        private var headers: [String: String] = [:]
        private var body: Data? = nil
        private var timeout: TimeInterval = 30

        func withURL(_: String) -> Self { /* self */ }
        func withMethod(_: HTTPMethod) -> Self { /* self */ }
        func withHeader(key: String, value: String) -> Self { /* self */ }
        func withBody(_: Data) -> Self { /* self */ }
        func withTimeout(_: TimeInterval) -> Self { /* self */ }

        func build() throws -> NetworkRequest {
            guard !url.isEmpty else { throw BuilderError.missingURL }
            return NetworkRequest(
                url: url, method: method, headers: headers,
                body: body, timeout: timeout
            )
        }
    }
}

Result Builders — Swift 5.4 قدمت @resultBuilder — آلية لغوية للبناء التصريحي للهياكل. SwiftUI, AttributedString, SceneBuilder تستخدم result builders. هذا بديل لـ Builder الكلاسيكي: بدلاً من سلسلة set-طرق، result builder يستخدم كتلة كود بعناصر يجمعها المترجم في مصفوفة أو شجرة. @ViewBuilder في SwiftUI هو المثال الأكثر شهرة: داخل body يمكن كتابة if, switch, ForEach، ويبني المترجم View من الشروط.

Builder مقابل Telescoping Constructor: مقارنة المناهج

Telescoping Constructor — نمط معاكس حيث تحتوي الفئة على العديد من المنشئات المحملة بشكل زائد بمجموعات مختلفة من المعاملات. على سبيل المثال، ثلاثة منشئات: HttpConfig(url), HttpConfig(url, timeout), HttpConfig(url, timeout, retries). مع زيادة المعاملات، ينمو عدد المنشئات بشكل أسي — لـ n حقلاً اختيارياً تحتاج n! تركيبة. Builder يحل هذه المشكلة بالسماح بتحديد الحقول المطلوبة فقط.

Kotlin named arguments + قيم افتراضية — بديل أنيق لـ Builder في مشاريع Kotlin الخالصة. معاملات المنشئ لها قيم افتراضية، العميل يمرر فقط ما يحتاجه: HttpConfig(baseUrl = url, timeout = 15_000). العيب هو عدم القدرة على التحقق من الحقول الإلزامية في وقت الترجمة. Builder يوفر الحقول الإلزامية عبر منشئ Builder (baseUrl إلزامي). لمكتبات Java، يبقى Builder المعيار الفعلي.

Builder في Android SDK: AlertDialog, Retrofit, OkHttp

Builder في Android SDK — أحد أكثر الأنماط شيوعاً في المكتبة القياسية. AlertDialog.Builder: new AlertDialog.Builder(context).setTitle().setMessage().setPositiveButton().create(). Retrofit.Builder: new Retrofit.Builder().baseUrl().addConverterFactory().build(). OkHttpClient.Builder: new OkHttpClient.Builder().connectTimeout().addInterceptor().build(). NotificationCompat.Builder: setContentTitle().setContentText().setSmallIcon().build().

لماذا تستخدم Google Builder — التوافق العكسي. إضافة دالة جديدة إلى Builder لا يكسر الكود الموجود. إذا استخدمت Google منشئاً بـ 20 معاملاً، كل حقل جديد يتطلب تحميلاً زائداً جديداً. Builder يسمح بإضافة set-دوال لسنوات دون تغييرات مكسرة. على سبيل المثال، NotificationCompat.Builder أضاف setBubbleMetadata() في Android 11 دون التأثير على الكود الموجود.

Builder في مكتبات Kotlin — Ktor (HttpClientBuilder), Coil (ImageRequest.Builder), Room (Room.databaseBuilder(context, AppDatabase.class, "db").fallbackToDestructiveMigration().build()), Navigation (NavOptionsBuilder). في مشاريع Kotlin، غالباً ما يُدمج Builder مع DSL: Room.databaseBuilder(context, AppDatabase.class, "db").fallbackToDestructiveMigration().build(). يبقى النمط ملائماً لواجهات البرمجة العامة حيث يهم التوافق العكسي والتشغيل البيني مع Java.