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Javaにおけるプロパティパターン：動的な属性管理による柔軟性の向上

行動抽象化カプセル化インターフェースオブジェクト合成ポリモーフィズム約4分

別名

  • 動的なプロパティ
  • プロパティバッグ

プロパティデザインパターンの意図

Javaにおけるプロパティデザインパターンは、オブジェクトのプロパティの動的な追加、削除、または変更を可能にし、開発者が実行時にオブジェクトの属性をカスタマイズするための柔軟なソリューションを提供します。

プロパティパターンの詳細な説明と実世界の例

実世界の例

レストランでのカスタムバーガー注文システムを想像してみてください。各バーガーは基本的な構成（バン、パティ）から始まりますが、顧客はさまざまな材料（チーズ、レタス、トマト、ソース）を必要に応じて追加または削除できます。レストランの注文システムは、この柔軟性を処理するためにプロパティデザインパターンを使用しています。各バーガーオブジェクトは、顧客の選択に基づいてプロパティ（材料）のリストを動的に更新し、あらゆる可能な組み合わせに対して固定されたクラス構造を必要とせずに、多種多様なカスタムバーガーを可能にします。これにより、システムはコアバーガークラスを変更せずに新しい材料に対応できるようになります。

平易な言葉で

オブジェクトの動的なプロパティセットを定義および管理し、その構造を変更せずにカスタマイズを可能にします。

Javaにおけるプロパティパターンのプログラム例

プロパティデザインパターンは、プロトタイプ継承としても知られ、オブジェクトが他のオブジェクトから作成され、オブジェクト階層を形成できるようにするパターンです。このパターンは、既存のオブジェクトのわずかなバリエーションである新しいオブジェクトを作成したい場合に特に役立ちます。

与えられたコードでは、プロパティパターンは、それぞれ独自のプロパティを持つ異なるタイプのキャラクターを作成するために使用されています。

// 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
}

mainメソッドでは、プロトタイプキャラクターを作成し、次にプロトタイプに基づいて異なるタイプのキャラクターを作成します。

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);
}

プログラムの出力

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

このようにして、キャラクターのタイプごとに新しいクラスを作成することなく、さまざまなプロパティを持つ新しいキャラクターを簡単に作成できます。

Javaでプロパティパターンを使用するタイミング

以下の場合にプロパティパターンを使用します

  • クラス構造を変更せずに、柔軟なプロパティセットを管理する必要がある場合。
  • プロパティを実行時に動的に追加または削除する必要がある場合。
  • クラスの異なるインスタンスが異なるプロパティを必要とする場合。

Javaにおけるプロパティパターンの実世界での応用

  • 異なるエンティティが異なる設定可能なパラメータセットを必要とするアプリケーションでの設定。
  • ゲーム開発。ゲームエンティティ（キャラクターやオブジェクトなど）は、ゲームプレイ中に変更できるさまざまな属性を必要とする。
  • ユーザープロファイルに動的な属性を設定できるユーザープロファイル管理システム。

プロパティパターンの利点とトレードオフ

メリット

プロパティデザインパターンを採用することで、以下の点が強化されます

  • 柔軟性：プロパティの動的な追加、削除、変更を可能にします。
  • 疎結合：クラスとそれらのプロパティ間の依存関係を減らします。
  • 使いやすさ：大規模システムでのプロパティ管理を簡素化します。

トレードオフ

  • パフォーマンスオーバーヘッド：動的なプロパティ管理により、実行時のオーバーヘッドが発生する可能性があります。
  • 複雑さ：コードの複雑さが増し、保守と理解が難しくなる可能性があります。
  • 型安全性：プロパティは多くの場合、汎用のキーと値のペアとして管理されるため、型安全性が低下します。
  • コンポジット：コンポジットは、各ノードが複雑または単純なオブジェクトである可能性のあるオブジェクトのツリー構造を可能にします。プロパティパターンは、階層なしでプロパティを管理する、フラット化されたバージョンと見なすことができます。
  • デコレーター：どちらのパターンもオブジェクトの動作を強化しますが、プロパティパターンはプロパティを動的に追加することに焦点を当てており、デコレーターは責任を追加します。
  • ストラテジー：プロパティパターンと同様に、ストラテジーパターンは動的な動作変更を可能にしますが、ストラテジーはオブジェクトで使用されるアルゴリズムを変更することに関するものです。

参考文献とクレジット

MITライセンス
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