Java 中的属性模式：通过动态属性管理增强灵活性

也称为

• 动态属性
• 属性包

属性设计模式的意图

Java 中的属性设计模式允许动态添加、删除或修改对象属性，为开发人员提供了一种灵活的解决方案，以便在运行时自定义对象属性。

属性模式的详细解释及现实世界示例

现实世界示例

想象一家餐厅的自定义汉堡订购系统。每个汉堡都有基本的配置（面包、肉饼），但顾客可以根据自己的喜好添加或删除各种配料（奶酪、生菜、番茄、酱汁）。餐厅的订购系统使用属性设计模式来处理这种灵活性。每个汉堡对象根据顾客的选择动态更新其属性列表（配料），允许各种各样的自定义汉堡，而无需为每种可能的组合创建固定类结构。这确保系统可以适应任何新的配料，而无需更改核心汉堡类。

通俗地说

为对象定义和管理一组动态属性，允许定制而无需更改其结构。

Java 中属性模式的编程示例

属性设计模式，也称为原型继承，是一种允许从其他对象创建对象的模式，形成对象层次结构。当您想要创建一个与现有对象略有不同的新对象时，这种模式特别有用。

在给定的代码中，属性模式用于创建不同类型的角色，每个角色都有其独特的属性。

// The Character class represents a character in a game. It has a type and a set of properties.
public class Character {
  private Type type;
  private Map<Stats, Integer> properties;

  // The Character can be created with a type and a prototype. The new character will have the same properties as the prototype.
  public Character(Type type, Character prototype) {
    this.type = type;
    this.properties = new HashMap<>(prototype.properties);
  }

  // Properties can be added or modified using the set method.
  public void set(Stats stat, int value) {
    properties.put(stat, value);
  }

  // Properties can be removed using the remove method.
  public void remove(Stats stat) {
    properties.remove(stat);
  }

  // The has method checks if a property is present.
  public boolean has(Stats stat) {
    return properties.containsKey(stat);
  }

  // The get method retrieves the value of a property.
  public Integer get(Stats stat) {
    return properties.get(stat);
  }
}

// The Stats enum represents the different properties a character can have.
public enum Stats {
  STRENGTH, AGILITY, ARMOR, ATTACK_POWER, INTELLECT, SPIRIT, RAGE, ENERGY
}

// The Type enum represents the different types of characters.
public enum Type {
  MAGE, WARRIOR, ROGUE
}

在 main 方法中，我们创建一个原型角色，然后根据原型创建不同类型的角色

public static void main(String[] args) {
  // Create a prototype character with default properties
  var charProto = new Character();
  charProto.set(Stats.STRENGTH, 10);
  charProto.set(Stats.AGILITY, 10);
  charProto.set(Stats.ARMOR, 10);
  charProto.set(Stats.ATTACK_POWER, 10);

  // Create a mage character based on the prototype and add mage-specific properties
  var mageProto = new Character(Type.MAGE, charProto);
  mageProto.set(Stats.INTELLECT, 15);
  mageProto.set(Stats.SPIRIT, 10);

  // Create a warrior character based on the prototype and add warrior-specific properties
  var warProto = new Character(Type.WARRIOR, charProto);
  warProto.set(Stats.RAGE, 15);
  warProto.set(Stats.ARMOR, 15); // boost default armor for warrior

  // Create a rogue character based on the prototype and add rogue-specific properties
  var rogueProto = new Character(Type.ROGUE, charProto);
  rogueProto.set(Stats.ENERGY, 15);
  rogueProto.set(Stats.AGILITY, 15); // boost default agility for rogue

  // Create specific characters based on the prototypes
  var mag = new Character("Player_1", mageProto);
  var warrior = new Character("Player_2", warProto);
  var rogue = new Character("Player_3", rogueProto);
}

程序输出

08:27:52.567 [main] INFO com.iluwatar.property.App -- Player: Player_1
Character type: MAGE
Stats:
  - AGILITY:10
  - STRENGTH:10
  - ATTACK_POWER:10
  - ARMOR:8
  - INTELLECT:15
  - SPIRIT:10

08:27:52.569 [main] INFO com.iluwatar.property.App -- Player: Player_2
Character type: WARRIOR
Stats:
  - AGILITY:10
  - STRENGTH:10
  - ATTACK_POWER:10
  - ARMOR:15
  - RAGE:15

08:27:52.569 [main] INFO com.iluwatar.property.App -- Player: Player_3
Character type: ROGUE
Stats:
  - AGILITY:15
  - STRENGTH:10
  - ATTACK_POWER:10
  - ARMOR:10
  - ENERGY:15

08:27:52.569 [main] INFO com.iluwatar.property.App -- Player: Player_4
Character type: ROGUE
Stats:
  - AGILITY:15
  - STRENGTH:10
  - ATTACK_POWER:12
  - ARMOR:10
  - ENERGY:15

这样，我们就可以轻松地创建具有不同属性的新角色，而无需为每种角色类型创建一个新类。

何时在 Java 中使用属性模式

当您需要

• 当您需要管理一组灵活的属性，而无需更改类结构。
• 当属性需要在运行时动态添加或删除。
• 当一个类的不同实例需要不同的属性。

Java 中属性模式的现实世界应用

• 应用程序中的配置，其中不同的实体需要不同的可配置参数集。
• 游戏开发，其中游戏实体（如角色或物体）需要在游戏过程中改变的各种属性。
• 用户配置文件管理系统，其中用户配置文件可以具有动态属性。

属性模式的优缺点

优势

使用属性设计模式可以增强

• 灵活性：允许动态添加、删除和修改属性。
• 解耦：减少类与其属性之间的依赖关系。
• 易用性：简化大型系统中属性的管理。

权衡

• 性能开销：动态属性管理可能会引入运行时开销。
• 复杂性：可能会增加代码的复杂性，使其更难维护和理解。
• 类型安全：由于属性通常作为通用的键值对进行管理，因此会降低类型安全性。

相关的 Java 设计模式

• 组合模式：组合模式允许对象的树形结构，其中每个节点可以是复杂对象或简单对象。属性模式可以看作是扁平化的版本，管理属性而不进行层次结构。
• 装饰模式：两种模式都增强了对象的行为，但属性模式专注于动态添加属性，而装饰模式添加了职责。
• 策略模式：与属性模式类似，策略模式允许动态改变行为，但策略模式是关于改变对象使用的算法。

参考文献和致谢

• 设计模式：可复用面向对象软件的元素
• Effective Java
• Java 设计模式：使用现实世界示例进行实践体验