Builder — základy vzoru stavitel v mobilním vývoji

Co je Builder: podstata vzoru stavitel?

Builder (stavitel) — vytvářecí vzor GoF, který odděluje vytváření složitého objektu od jeho reprezentace. Stejný proces vytváření může vytvářet různé reprezentace. Builder je užitečný, když má objekt mnoho volitelných parametrů a konstruktor s deseti poli je nečitelný a nepružný. Vzor také řeší problém Telescoping Constructor — anti-vzoru, kde počet přetížení konstruktoru roste exponenciálně.

Struktura Builder zahrnuje vnitřní statickou třídu Builder s poli, která kopírují pole hlavní třídy. Každá set-metoda vrací Builder (this) pro fluent chaining. Finální build() metoda vytváří cílový objekt předáním hodnot polí soukromému konstruktoru. Hlavní třída má soukromý konstruktor přijímající Builder. Klient: Object.builder().setField1(val1).setField2(val2).build().

Kdy použít Builder — objekty s 5+ poli, z nichž pouze 2-3 jsou povinná. Konfigurační objekty (RequestConfig, DatabaseConfig). Objekty se složitou logikou validace při vytváření. Objekty, které by měly být po vytvoření neměnné (immutable). V Androidu je Builder aktivně používán v SDK: AlertDialog.Builder, Retrofit.Builder, OkHttpClient.Builder, NotificationCompat.Builder.

Builder v Kotlin: klasická a DSL implementace

Kotlin Builder má dva přístupy: klasický Java-style Builder (prostřednictvím vnořené třídy) a Kotlin-style DSL builder (prostřednictvím lambdy s přijímačem). Java-style Builder je preferován pro kompatibilitu s Androidem a při použití s Java kódem. DSL builder — idiomatický způsob Kotlin: funkce přijímá lambdu, uvnitř které je this kontext Builder, kde lze pole přímo přiřazovat.

// Klasický Builder
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)
        }
    }
}

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

Kotlin DSL builder — alternativa bez vnořené třídy. Builder-funkce přijímá lambdu v kontextu objektu-stavitele. To je idiomatické pro Kotlin a nevyžaduje write-pole. DSL builders jsou aktivně používány v Ktor Client, kotlinx.serialization, Compose (Modifier). DSL builder není kompatibilní s Java a není vhodný pro knihovny s Java API.

Builder ve Swift: result builders a řetězce

Swift Builder — Swift nemá vestavěný vzor Builder, ale fluent interface lze snadno implementovat pomocí metod vracejících Self. Každá metoda nastavuje vlastnost a vrací self. Na rozdíl od Kotlin, Swift nevyžaduje samostatnou třídu Builder — lze vrátit samotný objekt, pokud je ve fázi sestavování mutable. Pro immutable objekty se používá vnořená třída Builder analogicky s 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 zavedl @resultBuilder — jazykový mechanismus pro deklarativní vytváření struktur. SwiftUI, AttributedString, SceneBuilder používají result builders. To je alternativa ke klasickému Builderu: místo řetězce set-metod result builder používá blok kódu s prvky, které kompilátor shromažďuje do pole nebo stromu. @ViewBuilder ve SwiftUI — nejznámější příklad: uvnitř body lze psát if, switch, ForEach a kompilátor vytváří View z podmínek.

Builder vs Telescoping Constructor: srovnání přístupů

Telescoping Constructor — anti-vzor, kde třída má několik přetížených konstruktorů s různými sadami parametrů. Například tři konstruktory: HttpConfig(url), HttpConfig(url, timeout), HttpConfig(url, timeout, retries). S růstem parametrů počet konstruktorů roste exponenciálně — pro n volitelných polí je potřeba n! kombinací. Builder řeší tento problém tím, že umožňuje nastavit pouze potřebná pole.

Kotlin named arguments + default values — elegantní alternativa k Builderu v čistých Kotlin projektech. Parametry konstruktoru mají výchozí hodnoty, klient předává pouze potřebné: HttpConfig(baseUrl = url, timeout = 15_000). Nevýhoda — nemožnost validace povinných polí ve fázi kompilace. Builder poskytuje povinná pole prostřednictvím konstruktoru Builder (baseUrl je povinný). Pro Java knihovny zůstává Builder de facto standardem.

Builder v Android SDK: AlertDialog, Retrofit, OkHttp

Builder v Android SDK — jeden z nejrozšířenějších vzorů ve standardní knihovně. 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().

Proč Google používá Builder — zpětná kompatibilita. Přidání nové metody do Builderu nenarušuje existující kód. Pokud by Google použil konstruktor s 20 parametry, každé nové pole by vyžadovalo nové přetížení. Builder umožňuje přidávat set-metody po léta bez breaking changes. Například NotificationCompat.Builder přidal setBubbleMetadata() v Android 11, aniž by ovlivnil existující kód.

Builder v Kotlin knihovnách — Ktor (HttpClientBuilder), Coil (ImageRequest.Builder), Room (Room.databaseBuilder()), Navigation (NavOptionsBuilder). V Kotlin projektech se Builder často kombinuje s DSL: Room.databaseBuilder(context, AppDatabase.class, "db").fallbackToDestructiveMigration().build(). Vzor zůstává relevantní pro veřejná API, kde je důležitá zpětná kompatibilita a Java interoperabilita.