使用 Builder 模式处理函数或浮点数参数
在编写需要灵活配置参数的函数时，我们经常会遇到这样的需求：某些参数既可以接受一个具体的数值，也可以接受一个函数，该函数根据输入动态地计算出数值。如果直接使用方法重载，会导致大量的重复代码，难以维护。本文将介绍如何使用 Builder 模式来解决这个问题，提供一种更优雅、更灵活的解决方案。
Builder 模式简介
Builder 模式是一种创建型设计模式，它将一个复杂对象的构建过程与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。简单来说，Builder 模式允许我们一步一步地构建一个对象，而不是一次性地将所有参数传递给构造函数。这在参数数量较多，且部分参数可选的情况下非常有用。
实现 RangeBuilder
假设我们需要创建一个 RangeBuilder 类，用于生成一个函数，该函数接受一个 PVector 对象作为输入，并返回一个 double 值。该函数的核心逻辑是根据输入的 PVector 对象，结合 scale、min 和 max 三个参数，计算出一个映射后的值。这三个参数都可以是 Double 类型的数值，也可以是一个 function
下面是 RangeBuilder 类的代码实现：
import java.util.List; import java.util.function.Function; import java.util.stream.Stream; import java.io.IOException; class PVector { public double x; public double y; public PVector(double x, double y) { this.x = x; this.y = y; } } public class RangeBuilder { private Function<PVector, Double> scale; private Function<PVector, Double> min; private Function<PVector, Double> max; public RangeBuilder scale(Function<PVector, Double> scale) { this.scale = scale; return this; } public RangeBuilder scale(double scale) { return scale(in -> scale); } public RangeBuilder min(Function<PVector, Double> min) { this.min = min; return this; } public RangeBuilder min(double min) { return min(in -> min); } public RangeBuilder max(Function<PVector, Double> max) { this.max = max; return this; } public RangeBuilder max(double scale) { return max(in -> scale); } public Function<PVector, Double> build() { return pv -> map(noise(pv.x * scale.apply(pv), pv.y * scale.apply(pv)), 0, 1, min.apply(pv), max.apply(pv)); } // Mock noise and map functions for demonstration private double noise(double x, double y) { // Replace with your actual noise function implementation return (Math.sin(x) + Math.cos(y)) / 2.0; // Example noise function } private double map(double value, double start1, double stop1, double start2, double stop2) { return start2 + (stop2 - start2) * ((value - start1) / (stop1 - start1)); } public static void main(String... args) throws IOException { List<PVector> pvs = List.of(new PVector(0, 0)); Stream<Double> s = pvs.stream().map(new RangeBuilder().scale(.02) .min(0) .max(255) .build()); Stream<Double> s2 = pvs.stream().map(new RangeBuilder().scale(new RangeBuilder().scale(.02) .min(.1) .max(.002) .build()) .min(0) .max(255) .build()); s.forEach(System.out::println); s2.forEach(System.out::println); } }
代码解释：
- 成员变量： scale、min 和 max 都是 Function
类型的成员变量，用于存储对应的函数。 - Builder 方法： scale(Function
scale)、min(Function min) 和 max(Function max) 方法用于设置对应的函数。这些方法都返回 RangeBuilder 实例本身，以便链式调用。 - 重载方法： scale(double scale)、min(double min) 和 max(double scale) 方法是重载方法，用于直接设置数值。这些方法内部调用了对应的函数设置方法，并将数值包装成一个简单的 Lambda 表达式 in -> scale，从而将数值转换为函数。
- build() 方法： build() 方法用于构建最终的函数。该方法返回一个 Function
对象，该对象内部使用了 scale、min 和 max 三个函数来计算最终的映射值。 - main() 方法： main() 方法展示了如何使用 RangeBuilder 类来构建用于 Stream 的函数。通过链式调用 scale()、min() 和 max() 方法，可以灵活地配置参数。
使用示例
以下代码展示了如何使用 RangeBuilder 类来构建函数，并将其应用于 Stream：
List<PVector> pvs = List.of(new PVector(0, 0)); Stream<Double> s = pvs.stream().map(new RangeBuilder().scale(.02) .min(0) .max(255) .build()); Stream<Double> s2 = pvs.stream().map(new RangeBuilder().scale(new RangeBuilder().scale(.02) .min(.1) .max(.002) .build()) .min(0) .max(255) .build());
在这个例子中，s 和 s2 都是 Stream
总结
使用 Builder 模式可以有效地解决函数参数既可以是数值，也可以是函数的问题。通过将数值包装成 Lambda 表达式，可以统一参数类型，避免代码重复。Builder 模式还提供了更灵活的 API 设计，使得我们可以一步一步地配置参数，从而提高代码的可读性和可维护性。在实际应用中，可以根据具体的需求，灵活地调整 Builder 类的实现方式，以满足不同的场景。
