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Java 中的角色对象模式：增强对象角色和行为的灵活性

结构型抽象解耦可扩展性接口对象组合多态运行时约 4 分钟

角色对象设计模式的意图

高效地将动态角色分配给 Java 对象，使它们能够动态地调整行为和职责，优化运行时灵活性。

角色对象模式的详细解释，并附带现实世界的例子

现实世界的例子

想象一家餐厅，员工可以根据需要承担不同的角色。例如，员工可以是服务员、收银员或厨房助手，具体取决于情况。当餐厅繁忙时，服务员也可能兼任收银员的角色，以帮助快速处理付款。稍后，同一位员工可能会在高峰时期协助厨房工作。这种灵活性使餐厅能够动态地分配职责以满足实时需求，从而提高效率和客户满意度。软件中的角色对象模式模仿了这种方式，允许对象在运行时承担不同的角色和行为，提供类似的灵活性和平稳性。

通俗易懂的解释

Java 中的角色对象模式通过独立的、动态管理的角色对象来模拟特定于上下文的视图，从而增强模块化设计和运行时适应性。

wiki.c2.com 说

通过透明地附加角色对象来使一个对象适应不同的客户端需求，每个角色对象代表该对象在该客户端上下文中必须扮演的角色。该对象动态地管理其角色集。通过将角色表示为单独的对象，不同的上下文保持分离，系统配置得到简化。

Java 中的角色对象模式的编程示例

角色对象设计模式是一种模式，建议将对象的特定于上下文的视图建模为独立的角色对象。这些角色对象动态地附加到核心对象，并从核心对象中移除。由此产生的由核心对象及其角色对象组成的复合对象结构称为主体。一个主体通常扮演多个角色，同一个角色很可能被不同的主体扮演。

在提供的代码中，我们有一个 Customer 对象，它可以扮演不同的角色，例如 Borrower 和 Investor。这些角色分别由 BorrowerRole 和 InvestorRole 类表示，它们继承了 CustomerRole 类。

这是 Customer 类

public abstract class Customer {

  public abstract boolean addRole(Role role);

  public abstract boolean hasRole(Role role);

  public abstract boolean remRole(Role role);

  public abstract <T extends Customer> Optional<T> getRole(Role role, Class<T> expectedRole);

  public static Customer newCustomer() {
    return new CustomerCore();
  }

  public static Customer newCustomer(Role... role) {
    var customer = newCustomer();
    Arrays.stream(role).forEach(customer::addRole);
    return customer;
  }
}

这是 BorrowerRole 类

@Getter
@Setter
public class BorrowerRole extends CustomerRole {

  private String name;

  public String borrow() {
    return String.format("Borrower %s wants to get some money.", name);
  }
}

在这个类中，borrow 方法代表了特定于 Borrower 角色的操作。

类似地，InvestorRole 类代表 Investor 角色

@Getter
@Setter
public class InvestorRole extends CustomerRole {

  private String name;

  private long amountToInvest;

  public String invest() {
    return String.format("Investor %s has invested %d dollars", name, amountToInvest);
  }
}

在 InvestorRole 类中，invest 方法代表了特定于 Investor 角色的操作。

Customer 对象可以扮演其中任何一个角色，也可以同时扮演这两个角色。这在 main 函数中得到了演示

public static void main(String[] args) {
    var customer = Customer.newCustomer(BORROWER, INVESTOR);

    LOGGER.info("New customer created : {}", customer);

    var hasBorrowerRole = customer.hasRole(BORROWER);
    LOGGER.info("Customer has a borrower role - {}", hasBorrowerRole);
    var hasInvestorRole = customer.hasRole(INVESTOR);
    LOGGER.info("Customer has an investor role - {}", hasInvestorRole);

    customer.getRole(INVESTOR, InvestorRole.class)
            .ifPresent(inv -> {
                inv.setAmountToInvest(1000);
                inv.setName("Billy");
            });
    customer.getRole(BORROWER, BorrowerRole.class)
            .ifPresent(inv -> inv.setName("Johny"));

    customer.getRole(INVESTOR, InvestorRole.class)
            .map(InvestorRole::invest)
            .ifPresent(LOGGER::info);

    customer.getRole(BORROWER, BorrowerRole.class)
            .map(BorrowerRole::borrow)
            .ifPresent(LOGGER::info);
}

在这个类中，一个 Customer 对象被创建，它同时拥有 Borrower 和 Investor 角色。hasRole 方法用于检查 Customer 对象是否具有特定角色。getRole 方法用于获取对角色对象的引用，然后使用该引用执行特定于角色的操作。

运行该示例输出

10:22:02.561 [main] INFO com.iluwatar.roleobject.ApplicationRoleObject -- New customer created : Customer{roles=[INVESTOR, BORROWER]}
10:22:02.564 [main] INFO com.iluwatar.roleobject.ApplicationRoleObject -- Customer has a borrower role - true
10:22:02.564 [main] INFO com.iluwatar.roleobject.ApplicationRoleObject -- Customer has an investor role - true
10:22:02.574 [main] INFO com.iluwatar.roleobject.ApplicationRoleObject -- Investor Billy has invested 1000 dollars
10:22:02.575 [main] INFO com.iluwatar.roleobject.ApplicationRoleObject -- Borrower Johny wants to get some money.

何时在 Java 中使用角色对象模式

  • 当一个对象需要根据其角色动态地改变其行为时。
  • 当多个对象共享共同的行为，但应该根据其角色以不同的方式表现出这些行为时。
  • 在角色可以在运行时添加、删除或改变的场景中。

Java 中角色对象模式的现实世界应用

  • 用户角色管理，用户可以在应用程序中拥有不同的权限和职责。
  • 游戏角色，角色可以动态地扮演不同的角色（例如，治疗者、战士、法师）。
  • 工作流系统，任务可以根据上下文分配不同的角色。

角色对象模式的优缺点

优点

  • 通过使 Java 对象能够动态切换角色，以满足不断变化的应用程序需求，增强了软件灵活性。
  • 通过将特定于角色的行为与核心对象逻辑分离，增强了代码的可维护性。
  • 无需修改现有代码即可轻松添加新角色。

缺点

  • 由于需要管理多个角色对象，因此增加了复杂性。
  • 由于角色分配和行为切换的动态性质，可能会导致性能开销。
  • 策略模式：与动态改变对象的行为类似，但角色对象模式侧重于可以组合的角色。
  • 装饰模式：两者都可以向对象添加行为，但角色对象模式允许动态切换角色，而不是静态增强。
  • 状态模式：管理状态转换，类似于角色变化，但角色对象模式更多地处理行为角色，而不是状态。

参考资料和致谢

MIT 许可
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