Builder — اصول الگوی سازنده در توسعه موبایل

Builder چیست: ماهیت الگوی سازنده؟

Builder (سازنده) — یک الگوی ایجادگر GoF است که ساخت یک شیء پیچیده را از نمایش آن جدا می‌کند. همان فرآیند ساخت می‌تواند نمایش‌های مختلفی ایجاد کند. Builder زمانی مفید است که یک شیء پارامترهای اختیاری زیادی داشته باشد و سازنده‌ای با ده فیلد ناخوانا و غیرانعطاف‌پذیر باشد. این الگو همچنین مشکل Telescoping Constructor — یک ضدالگو که در آن تعداد بارگذاری‌های اضافی سازنده به صورت نمایی افزایش می‌یابد — را حل می‌کند.

ساختار Builder شامل یک کلاس ایستای داخلی Builder با فیلدهایی است که فیلدهای کلاس اصلی را کپی می‌کنند. هر متد set، Builder (this) را برای زنجیرسازی روان (fluent chaining) برمی‌گرداند. متد نهایی build() شیء هدف را ایجاد می‌کند و مقادیر فیلدها را به سازنده خصوصی منتقل می‌کند. کلاس اصلی یک سازنده خصوصی دارد که Builder را می‌پذیرد. مشتری: Object.builder().setField1(val1).setField2(val2).build().

چه زمانی از Builder استفاده کنیم — اشیاء با ۵+ فیلد که تنها ۲-۳ تای آنها اجباری است. اشیاء پیکربندی (RequestConfig, DatabaseConfig). اشیاء با منطق اعتبارسنجی پیچیده در زمان ایجاد. اشیایی که پس از ایجاد باید تغییرناپذیر (immutable) باشند. در Android از Builder به طور فعال در SDK استفاده می‌شود: AlertDialog.Builder, Retrofit.Builder, OkHttpClient.Builder, NotificationCompat.Builder.

Builder در Kotlin: پیاده‌سازی کلاسیک و DSL

Kotlin Builder دو رویکرد دارد: Builder کلاسیک به سبک Java (از طریق کلاس تو در تو) و DSL builder به سبک Kotlin (از طریق لامبدا با دریافت‌کننده). Builder به سبک Java برای سازگاری با Android و استفاده با کد Java ترجیح داده می‌شود. DSL builder — روش اصطلاحی Kotlin: تابع یک لامبدا دریافت می‌کند که درون آن this زمینه Builder است، جایی که می‌توان فیلدها را مستقیماً تنظیم کرد.

// Builder کلاسیک
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)
        }
    }
}

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

Kotlin DSL builder — جایگزینی بدون کلاس تو در تو. تابع-سازنده یک لامبدا در زمینه شیء سازنده دریافت می‌کند. این برای Kotlin اصطلاحی است و به فیلدهای write نیاز ندارد. DSL builders به طور فعال در Ktor Client, kotlinx.serialization, Compose (Modifier) استفاده می‌شوند. DSL builder با Java سازگار نیست و برای کتابخانه‌های با Java API مناسب نیست.

Builder در Swift: result builders و زنجیره‌ها

Swift Builder — Swift الگوی Builder داخلی ندارد، اما fluent interface به راحتی از طریق متدهایی که Self را برمی‌گردانند پیاده‌سازی می‌شود. هر متد یک ویژگی را تنظیم می‌کند و self را برمی‌گرداند. برخلاف Kotlin، Swift به یک کلاس Builder جداگانه نیاز ندارد — اگر شیء در مرحله ساخت mutable باشد، می‌توان خود شیء را برگرداند. برای اشیاء immutable از کلاس Builder تو در تو مشابه Kotlin استفاده می‌شود.

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 @resultBuilder را معرفی کرد — یک مکانیزم زبانی برای ساخت اعلانی ساختارها. SwiftUI, AttributedString, SceneBuilder از result builders استفاده می‌کنند. این یک جایگزین برای Builder کلاسیک است: به جای زنجیره متدهای set، result builder از یک بلوک کد با عناصری استفاده می‌کند که کامپایلر آنها را در یک آرایه یا درخت جمع‌آوری می‌کند. @ViewBuilder در SwiftUI — معروف‌ترین مثال: درون body می‌توان if, switch, ForEach نوشت و کامپایلر View را از شرایط می‌سازد.

Builder vs Telescoping Constructor: مقایسه رویکردها

Telescoping Constructor — یک ضدالگو که در آن کلاس سازنده‌های بیش‌بارگذاری‌شده متعددی با مجموعه پارامترهای مختلف دارد. مثلاً سه سازنده: HttpConfig(url), HttpConfig(url, timeout), HttpConfig(url, timeout, retries). با افزایش پارامترها، تعداد سازنده‌ها به صورت نمایی افزایش می‌یابد — برای n فیلد اختیاری به n! ترکیب نیاز است. Builder این مشکل را با اجازه دادن به تنظیم فقط فیلدهای مورد نیاز حل می‌کند.

Kotlin named arguments + default values — جایگزینی زیبا برای Builder در پروژه‌های خالص Kotlin. پارامترهای سازنده مقادیر پیش‌فرض دارند، مشتری فقط موارد مورد نیاز را منتقل می‌کند: HttpConfig(baseUrl = url, timeout = 15_000). نقطه ضعف — عدم امکان اعتبارسنجی فیلدهای اجباری در مرحله کامپایل. Builder فیلدهای اجباری را از طریق سازنده Builder ارائه می‌دهد (baseUrl اجباری است). برای کتابخانه‌های Java، Builder استاندارد دوفاکتو باقی می‌ماند.

Builder در Android SDK: AlertDialog, Retrofit, OkHttp

Builder در Android SDK — یکی از رایج‌ترین الگوها در کتابخانه استاندارد. 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().

چرا Google از Builder استفاده می‌کند — سازگاری با عقب. افزودن یک متد جدید در Builder کد موجود را نمی‌شکند. اگر Google از سازنده با ۲۰ پارامتر استفاده می‌کرد، هر فیلد جدید نیاز به یک بارگذاری اضافی جدید داشت. Builder اجازه می‌دهد سال‌ها بدون breaking changes متدهای set اضافه شوند. مثلاً NotificationCompat.Builder متد setBubbleMetadata() را در Android 11 اضافه کرد بدون اینکه بر کد موجود تأثیر بگذارد.

Builder در کتابخانه‌های Kotlin — Ktor (HttpClientBuilder), Coil (ImageRequest.Builder), Room (Room.databaseBuilder()), Navigation (NavOptionsBuilder). در پروژه‌های Kotlin، Builder اغلب با DSL ترکیب می‌شود: Room.databaseBuilder(context, AppDatabase.class, "db").fallbackToDestructiveMigration().build(). این الگو برای APIهای عمومی که سازگاری با عقب و قابلیت همکاری با Java در آنها مهم است، همچنان مرتبط است.