设计模式之美:Type Object(类型对象)

简介:

索引

意图

允许在运行时动态灵活的创建新的 "类",而这些类的实例代表着一种不同的对象类型。

Allow the flexible creation of new “classes” by creating a single class, each instance of which represents a different type of object.

结构

Type Object 模式包含两个具体类。一个用于描述对象,另一个用于描述类型。每个对象都包含一个指向其类型的指针。

参与者

TypeClass

  • 是 TypeObject 的种类。
  • 每个种类都会有一个单独的类。

TypeObject

  • 是 TypeClass 的实例。
  • 代表着一种对象。定义一种对象所包含的属性和行为。

适用性

当以下情况成立时可以使用 Type Object 模式:

  • 类的实例需要根据它们的通用属性或者行为进行分组。
  • 类需要为每个分组定义一个子类来实现该分组的通用属性和行为。
  • 类需要大量的子类或者多种变化的子类甚至无法预期子类的变化。
  • 你需要有能力在运行时创建一些无法在设计阶段预测的新的分组。
  • 你需要有能力在类已经被实例化的条件下更改一个对象的子类。

效果

  • 运行时创建新的类型对象。
  • 避免子类膨胀。
  • 客户程序无需了解实例与类型的分离。
  • 可以动态的更改类型。

相关模式

  • Type Object 模式有些类似于 Strategy 和 State 模式。这三种模式都是通过将对象内部的一些行为代理到外部的对象中。Stategy 和 State 通常是纯行为的代理,而 Type Object 则包含更多个共享数据状态。State 可以被频繁的更改,Type Object 则很少被改变。Strategy 通常仅包含一个职责,Type Object 则通常包含多个职责。
  • Type Object 的实现与 Bridge 模式中的 Abstraction 和 Implementor 的关系很像。区别在于,客户程序可以与 Type Object 直接协作,而不会直接与 Implementor 进行交互。
  • Type Object 有点像 Flyweight 一样处理它的对象。两个对象使用相同的 Type Object 可能看起来是使用的各自的实例,但实际是共享的对象。
  • Type Object 可以解决多个对象共享数据和行为的问题。类似的问题也可以用 Prototype 模式来解决。

实现

实现方式(一):Type Object 的经典介绍。

  • TypeClass - Movie
  • TypeObject - Star Wars, The Terminator, Independence Day
  • Class - Videotape
  • Object - John's Star Wars, Sue's Star Wars
复制代码
 1 namespace TypeObjectPattern.Implementation1
 2 {
 3   public class Movie
 4   {
 5     public string Title { get; set; }
 6     public float RentalPrice { get; set; }
 7   }
 8 
 9   public class Videotape
10   {
11     public Videotape(Movie movie)
12     {
13       this.Movie = movie;
14     }
15 
16     public Movie Movie { get; private set; }
17 
18     public Customer Renter { get; private set; }
19     public bool IsRented { get; private set; }
20 
21     public void RentTo(Customer customer)
22     {
23       IsRented = true;
24       Renter = customer;
25       Renter.ChargeForRental(this.Movie.RentalPrice);
26     }
27   }
28 
29   public class Customer
30   {
31     public string Name { get; set; }
32 
33     public void ChargeForRental(float rental)
34     {
35       // pay money
36     }
37   }
38 
39   public class Client
40   {
41     public void TestCase1()
42     {
43       Customer john = new Customer() { Name = "John" };
44       Customer sue = new Customer() { Name = "Sue" };
45 
46       Movie starWars = new Movie()
47       {
48         Title = "Star Wars",
49         RentalPrice = 100,
50       };
51       Movie terminator = new Movie()
52       {
53         Title = "The Terminator",
54         RentalPrice = 200,
55       };
56 
57       Videotape starWarsVideotapeForJohn = new Videotape(starWars);
58       starWarsVideotapeForJohn.RentTo(john);
59 
60       Videotape starWarsVideotapeForSue = new Videotape(starWars);
61       starWarsVideotapeForSue.RentTo(john);
62 
63       Videotape terminatorVideotapeForJohn = new Videotape(terminator);
64       terminatorVideotapeForJohn.RentTo(john);
65     }
66   }
67 }
复制代码

实现方式(二):Type Object 在游戏设计中的使用。

想象我们正在制作在一个虚拟角色扮演游戏。我们的任务是设计一些邪恶的怪兽(Monster)来试图杀掉我们的英雄(Hero)。怪兽有着一些不同的属性,例如生命值(Health)、攻击力(Attacks)、图像、声音等,但以举例为目的我们仅考虑前两个属性。

游戏中的每个怪兽都有自己的生命值。生命值从满血开始,每次怪兽被创伤,生命值减少。怪兽会有一个用于描述攻击的字符串,当怪兽攻击英雄时,这个字符串会被显示到用户屏幕上。

游戏设计师告诉我们,怪兽会有不同的品种(Breed),例如:猛龙(Dragon)和巨魔(Troll)。每个怪兽品种都描述了一种怪兽,在一个场景下会有多个同一种的怪兽遍布在地牢(Dungeon)中。

怪兽的品种(Breed)决定的怪兽的起始生命值,比如猛龙(Dragon)的生命值会比巨魔(Troll)的高,以使猛龙更难被杀掉。同时,同一个品种的怪兽的攻击字符串也是相同的。

通过典型的 OO 设计,我们能得到下面这段代码:

复制代码
 1 namespace TypeObjectPattern.Implementation2
 2 {
 3   public abstract class Monster
 4   {
 5     public Monster(int startingHealth)
 6     {
 7       Health = startingHealth;
 8     }
 9 
10     public int Health { get; private set; }
11     public abstract string AttackString { get; }
12   }
13 
14   public class Dragon : Monster
15   {
16     public Dragon()
17       : base(500)
18     {
19     }
20 
21     public override string AttackString
22     {
23       get { return "The dragon breathes fire!"; }
24     }
25   }
26 
27   public class Troll : Monster
28   {
29     public Troll()
30       : base(300)
31     {
32     }
33 
34     public override string AttackString
35     {
36       get { return "The troll clubs you!"; }
37     }
38   }
39 
40   public class Client
41   {
42     public void TestCase2()
43     {
44       Monster dragon = new Dragon();
45       Monster troll = new Troll();
46     }
47   }
48 }
复制代码

这段代码浅显易懂,使用继承的方式设计类的层级结构。一个 Dragon 是一个 Monster,满足了 "is a" 的关系。每一个怪物的品种都会用一个子类来实现。

如果游戏中有成百上千的怪物种类,则类的继承关系变得庞大。同时也意味着,增加新的怪物品种就需要增加新的子类代码。

这是可以工作的,但并不是唯一的选择。我们可以尝试另外一种架构。

因为变化较多的部分是品种(Breed)的属性配置,包括生命值和攻击字符串。

所以我们可以将品种(Breed)抽取成单独的类,每个怪物类(Monster)包含一个品种类(Breed)。

Breed 类用于定义 Monster 的 "type"。每一个 Breed 的实例描述着一种 Monster 对象的概念上的 "type"。

复制代码
 1 namespace TypeObjectPattern.Implementation3
 2 {
 3   public class Breed
 4   {
 5     public int Health { get; set; }
 6     public string AttackString { get; set; }
 7   }
 8 
 9   public class Monster
10   {
11     private Breed _breed;
12 
13     public Monster(Breed breed)
14     {
15       _breed = breed;
16     }
17 
18     public int Health
19     {
20       get { return _breed.Health; }
21     }
22 
23     public string AttackString
24     {
25       get { return _breed.AttackString; }
26     }
27   }
28 
29   public class Client
30   {
31     public void TestCase3()
32     {
33       Breed dragonBreed = new Breed()
34       {
35         Health = 500,
36         AttackString = "The dragon breathes fire!",
37       };
38       Breed trollBreed = new Breed()
39       {
40         Health = 300,
41         AttackString = "The troll clubs you!",
42       };
43 
44       Monster dragon = new Monster(dragonBreed);
45       Monster breed = new Monster(trollBreed);
46     }
47   }
48 }
复制代码

Type Object 在这里的优势在于,我们可以定义新的类型的怪物,而不用修改代码。并且可以在运行时动态生成新的对象和修改对象的属性。

参考资料








本文转自匠心十年博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/gaochundong/p/design_pattern_type_object.html,如需转载请自行联系原作者


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