《JAVA与模式》之访问者模式

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在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是那我描述访问者(Visitor)模式的:

  访问者模式是对象的行为模式。访问者模式的目的是封装其他施加于有有一种数据底部形态元素之上的操作。一旦那此操作时需修改的话,接受你这个 操作的数据底部形态则不都都还可不能否保持不变。

  变量被声明时的类型叫做变量的静态类型(Static Type),其他人又把静态类型叫做明显类型(Apparent Type);而变量所引用的对象的真实类型又叫做变量的实际类型(Actual Type)。比如:

List list = null;
list = new ArrayList();

  声明了有几个多多多多变量list,它的静态类型(也叫明显类型)是List,而它的实际类型是ArrayList。

  根据对象的类型而对最好的法律妙招进行的选取,假若分派(Dispatch),分派(Dispatch)又分为有有一种,即静态分派动态分派

  静态分派(Static Dispatch)指在在编译时期,分派根据静态类型信息指在。静态分派对于让.我来说太少陌生,最好的法律妙招重载假若静态分派。

  动态分派(Dynamic Dispatch)指在在运行时期,动态分派动态地置换掉某个最好的法律妙招。

 静态分派

  Java通过最好的法律妙招重载支持静态分派。用墨子骑马的故事作为例子,墨子不都都还可不能否骑白马可能性黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在你这个 系统中,墨子由Mozi类代表

public class Mozi {
    
    public void ride(Horse h){
        System.out.println("骑马");
    }
    
    public void ride(WhiteHorse wh){
        System.out.println("骑白马");
    }
    
    public void ride(BlackHorse bh){
        System.out.println("骑黑马");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Horse wh = new WhiteHorse();
        Horse bh = new BlackHorse();
        Mozi mozi = new Mozi();
        mozi.ride(wh);
        mozi.ride(bh);
    }

}

  显然,Mozi类的ride()最好的法律妙招是由有几个多多多多最好的法律妙招重载而成的。你这个 个多多多最好的法律妙招分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  没有在运行时,守护守护进程会打印出那此结果呢?结果是守护守护进程会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的全部都会马。

  为那此呢?两次对ride()最好的法律妙招的调用传入的是不同的参数,也假若wh和bh。它们我觉得具有不同的真实类型,但会 它们的静态类型全部都会一样的,均是Horse类型。

  重载最好的法律妙招的分派是根据静态类型进行的,你这个 分派过程在编译时期就完成了。

 动态分派

  Java通过最好的法律妙招的重写支持动态分派。用马吃草的故事作为例子,代码如下所示:

public class Horse {
    
    public void eat(){
        System.out.println("马吃草");
    }
}
public class BlackHorse extends Horse {
    
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("黑马吃草");
    }
}
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Horse h = new BlackHorse();
        h.eat();
    }

}

  变量h的静态类型是Horse,而真实类型是BlackHorse。可能性顶端最后一行的eat()最好的法律妙招调用的是BlackHorse类的eat()最好的法律妙招,没有顶端打印的假若“黑马吃草”;相反,可能性顶端的eat()最好的法律妙招调用的是Horse类的eat()最好的法律妙招,没有打印的假若“马吃草”。

  什么都,疑问的核心假若Java编译器在编译时期太少总爱知道那此代码会被执行,可能性编译器仅仅知道对象的静态类型,而别问我对象的真实类型;而最好的法律妙招的调用则是根据对象的真实类型,而全部都会静态类型。那我一来,顶端最后一行的eat()最好的法律妙招调用的是BlackHorse类的eat()最好的法律妙招,打印的是“黑马吃草”。

 分派的类型

  有几个多多多多最好的法律妙招所属的对象叫做最好的法律妙招的接收者,最好的法律妙招的接收者与最好的法律妙招的参数统称做最好的法律妙招的宗量。比如下面例子中的Test类

public class Test {

    public void print(String str){
        System.out.println(str);
    }
}

  在顶端的类中,print()最好的法律妙招属于Test对象,什么都它的接收者也假若Test对象了。print()最好的法律妙招有有几个多多多多参数是str,它的类型是String。

  根据分派不都都还可不能否基于有几个种宗量,不都都还可不能否将面向对象的语言划分为单分派语言(Uni-Dispatch)和多分派语言(Multi-Dispatch)。单分派语言根据有几个多多多多宗量的类型进行对最好的法律妙招的选取,多分派语言根据多于有几个多多多多的宗量的类型对最好的法律妙招进行选取。

  C++和Java均是单分派语言,多分派语言的例子包括CLOS和Cecil。按照那我的区分,Java假若动态的单分派语言,可能性你这个 语言的动态分派仅仅会考虑到最好的法律妙招的接收者的类型,一起又是静态的多分派语言,可能性你这个 语言对重载最好的法律妙招的分派会考虑到最好的法律妙招的接收者的类型以及最好的法律妙招的所有参数的类型。

  在有几个多多多多支持动态单分派的语言顶端,有有几个多多多多条件决定了有几个多多多多请求会调用哪有几个多多多多操作:一是请求的名字,假若接收者的真实类型。单分派限制了最好的法律妙招的选取过程,使得没有有几个多多多多宗量不都都还可不能否被考虑到,你这个 宗量通常假若最好的法律妙招的接收者。在Java语言顶端,可能性有几个多多多多操作是作用于某个类型不明的对象顶端,没有对你这个 对象的真实类型测试仅会指在一次,这假若动态的单分派的底部形态。

 双重分派

  有几个多多多多最好的法律妙招根据有几个多多多多宗量的类型来决定执行不同的代码,这假若“双重分派”。Java语言不支持动态的多分派,也就原因分析Java不支持动态的双分派。但会 通过使用设计模式,之后都都还可不能否在Java语言里实现动态的双重分派。

  在Java中不都都还可不能否通过两次最好的法律妙招调用来达到两次分派的目的。类图如下所示:

  在图带有有几个多多多多对象,左边的叫做West,右边的叫做East。现在West对象首先调用East对象的goEast()最好的法律妙招,并将它个人传入。在East对象被调用时,立即根据传入的参数知道了调用者是谁,于是反过来调用“调用者”对象的goWest()最好的法律妙招。通过两次调用将守护守护进程控制权轮番交给有几个多多多多对象,其时序图如下所示:

  那我就再次出现了两次最好的法律妙招调用,守护守护进程控制权被有几个多多多多对象像传球一样,首先由West对象传给了East对象,但会 又被返传给了West对象。

  但会 仅仅返传了一下球,太少能除理双重分派的疑问。关键是怎样才能利用这两次调用,以及Java语言的动态单分派功能,使得在你这个 传球的过程中,不不都都还可不能否触发两次单分派。

  动态单分派在Java语言中是在子类重写父类的最好的法律妙招时指在的。换言之,West和East都时需分别置身于个人的类型等级底部形态中,如下图所示:

  源代码

  West类

public abstract class West {
    
    public abstract void goWest1(SubEast1 east);
    
    public abstract void goWest2(SubEast2 east);
}

  SubWest1类

public class SubWest1 extends West{
    
    @Override
    public void goWest1(SubEast1 east) {
        
        System.out.println("SubWest1 + " + east.myName1());
    }
    
    @Override
    public void goWest2(SubEast2 east) {
        
        System.out.println("SubWest1 + " + east.myName2());
    }
}

  SubWest2类

public class SubWest2 extends West{
    @Override
    public void goWest1(SubEast1 east) {
        
        System.out.println("SubWest2 + " + east.myName1());
    }
    
    @Override
    public void goWest2(SubEast2 east) {
        
        System.out.println("SubWest2 + " + east.myName2());
    }
}

  East类

public abstract class East {

    public abstract void goEast(West west);
}

  SubEast1类

public class SubEast1 extends East{
    @Override
    public void goEast(West west) {
        west.goWest1(this);
    }
    
    public String myName1(){
        return "SubEast1";
    }
}

  SubEast2类

public class SubEast2 extends East{
    @Override
    public void goEast(West west) {
        west.goWest2(this);
    }
    
    public String myName2(){
        return "SubEast2";
    }
}

  客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //组合1
        East east = new SubEast1();
        West west = new SubWest1();
        east.goEast(west);
        //组合2
        east = new SubEast1();
        west = new SubWest2();
        east.goEast(west);
    }

}

  运行结果如下


SubWest1 + SubEast1

SubWest2 + SubEast1


  系统运行时,会首先创建SubWest1和SubEast1对象,但会 客户端调用SubEast1的goEast()最好的法律妙招,并将SubWest1对象传入。可能性SubEast1对象重写了其超类East的goEast()最好的法律妙招,但会 ,你这个 之后就指在了一次动态的单分派。当SubEast1对象接到调用时,会从参数中得到SubWest1对象,什么都它就立即调用你这个 对象的goWest1()最好的法律妙招,并将个人传入。可能性SubEast1对象有权选取调用哪有几个多多多多对象,但会 ,在此时又进行一次动态的最好的法律妙招分派。

  你这个 之后SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用你这个 对象myName1()最好的法律妙招,就不都都还可不能否打印出个人的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  可能性你这个 个多多多名字有几个多多多多来自East等级底部形态,那我来自West等级底部形态中,但会 ,它们的组合式是动态决定的。这假若动态双重分派的实现机制。

  访问者模式适用于数据底部形态相对未定的系统,它把数据底部形态和作用于底部形态上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合不都都还可不能否相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据底部形态的每有几个多多多多节点都不都都还可不能否接受有几个多多多多访问者的调用,此节点向访问者对象传入节点对象,而访问者对象则反过来执行节点对象的操作。那我的过程叫做“双重分派”。节点调用访问者,将它个人传入,访问者则将某算法针对此节点执行。访问者模式的示意性类图如下所示:

  

  访问者模式涉及到的角色如下:

  ●  抽象访问者(Visitor)角色:声明了有几个多多多多可能性多个最好的法律妙招操作,形成所有的具体访问者角色时需实现的接口。

  ●  具体访问者(ConcreteVisitor)角色:实现抽象访问者所声明的接口,也假若抽象访问者所声明的各个访问操作。

  ●  抽象节点(Node)角色:声明有几个多多多多接受操作,接受有几个多多多多访问者对象作为有几个多多多多参数。

  ●  具体节点(ConcreteNode)角色:实现了抽象节点所规定的接受操作。

  ●  底部形态对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,不都都还可不能否遍历底部形态中的所有元素;可能性时需,提供有几个多多多多高层次的接口让访问者对象不都都还可不能否访问每有几个多多多多元素;可能性时需,不都都还可不能否设计成有几个多多多多复合对象可能性有几个多多多多聚集,如List或Set。

  源代码

  不都都还可不能否看完,抽象访问者角色为每有几个多多多多具体节点都准备了有几个多多多多访问操作。可能性有有几个多多多多节点,但会 ,对应全部都会有几个多多多多访问操作。

public interface Visitor {
    /**
     * 对应于NodeA的访问操作
     */
    public void visit(NodeA node);
    /**
     * 对应于NodeB的访问操作
     */
    public void visit(NodeB node);
}

  具体访问者VisitorA类

public class VisitorA implements Visitor {
    /**
     * 对应于NodeA的访问操作
     */
    @Override
    public void visit(NodeA node) {
        System.out.println(node.operationA());
    }
    /**
     * 对应于NodeB的访问操作
     */
    @Override
    public void visit(NodeB node) {
        System.out.println(node.operationB());
    }

}

  具体访问者VisitorB类

public class VisitorB implements Visitor {
    /**
     * 对应于NodeA的访问操作
     */
    @Override
    public void visit(NodeA node) {
        System.out.println(node.operationA());
    }
    /**
     * 对应于NodeB的访问操作
     */
    @Override
    public void visit(NodeB node) {
        System.out.println(node.operationB());
    }

}

  抽象节点类

public abstract class Node {
    /**
     * 接受操作
     */
    public abstract void accept(Visitor visitor);
}

  具体节点类NodeA

public class NodeA extends Node{
    /**
     * 接受操作
     */
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    /**
     * NodeA特有的最好的法律妙招
     */
    public String operationA(){
        return "NodeA";
    }

}

  具体节点类NodeB

public class NodeB extends Node{
    /**
     * 接受最好的法律妙招
     */
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    /**
     * NodeB特有的最好的法律妙招
     */
    public String operationB(){
        return "NodeB";
    }
}

  底部形态对象角色类,你这个 底部形态对象角色持有有几个多多多多聚集,并向外界提供add()最好的法律妙招作为对聚集的管理操作。通过调用你这个 最好的法律妙招,不都都还可不能否动态地增加有几个多多多多新的节点。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
    
    /**
     * 执行最好的法律妙招操作
     */
    public void action(Visitor visitor){
        
        for(Node node : nodes)
        {
            node.accept(visitor);
        }
        
    }
    /**
     * 去掉

有几个多多多多新元素
     */
    public void add(Node node){
        nodes.add(node);
    }
}

  客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建有几个多多多多底部形态对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给底部形态增加有几个多多多多节点
        os.add(new NodeA());
        //给底部形态增加有几个多多多多节点
        os.add(new NodeB());
        //创建有几个多多多多访问者
        Visitor visitor = new VisitorA();
        os.action(visitor);
    }

}

  我觉得在你这个 示意性的实现里并没有再次出现有几个多多多多比较复杂的具有多个树枝节点的对象树底部形态,但会 ,在实际系统中访问者模式通常是用来除理比较复杂的对象树底部形态的,但会 访问者模式不都都还可不能否用来除理跨太少个等级底部形态的树底部形态疑问。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,你这个 示意性的客户端创建了有几个多多多多底部形态对象,但会 将有几个多多多多新的NodeA对象和有几个多多多多新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了有几个多多多多VisitorA对象,并将此对象传给底部形态对象。

  但会 ,客户端调用底部形态对象聚集管理最好的法律妙招,将NodeA和NodeB节点加入到底部形态对象中去。

  最后,客户端调用底部形态对象的行动最好的法律妙招action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  底部形态对象会遍历它个人所保存的聚集中的所有节点,在本系统中假若节点NodeA和NodeB。首先NodeA会被访问到,你这个 访问是由以下的操作组成的:

  (1)NodeA对象的接受最好的法律妙招accept()被调用,并将VisitorA对象有有一种传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问最好的法律妙招,并将NodeA对象有有一种传入;

  (3)VisitorA对象调用NodeA对象的特有最好的法律妙招operationA()。

  从而就完成了双重分派过程,接着,NodeB会被访问,你这个 访问的过程和NodeA被访问的过程是一样的,这里不再叙述。

  ●  好的扩展性

  不不都都还可不能否在不修改对象底部形态中的元素的情况汇报下,为对象底部形态中的元素去掉 新的功能。

  ●  好的复用性

  不都都还可不能否通过访问者来定义整个对象底部形态通用的功能,从而提高复用程度。

  ●  分离无关行为

  不都都还可不能否通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封装下 一起,构成有几个多多多多访问者,那我每有几个多多多多访问者的功能都比较单一。

  ●  对象底部形态变化很困难

  不适用于对象底部形态中的类总爱变化的情况汇报,可能性对象底部形态指在了改变,访问者的接口和访问者的实现全部都会指在相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常时需对象底部形态开放内部管理数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。