《JAVA与模式》之访问者模式

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在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是可是我描述访问者(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许多施加于并否有数据特征元素之上的操作。一旦哪多少操作没法修改语句,接受這個 操作的数据特征则可不没法保持不变。

  变量被声明时的类型叫做变量的静态类型(Static Type),许多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();

  声明了可是我变量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法律最好的最好的办法进行的选择,可是我下发(Dispatch),下发(Dispatch)又分为并否有,即静态下发动态下发

  静态下发(Static Dispatch)位于在编译时期,下发根据静态类型信息位于。静态下发对于让我们我们来说很多陌生,法律最好的最好的办法重载可是我静态下发。

  动态下发(Dynamic Dispatch)位于在运行时期,动态下发动态地置换掉某个法律最好的最好的办法。

 静态下发

  Java通过法律最好的最好的办法重载支持静态下发。用墨子骑马的故事作为例子,墨子可不没法骑白马因为黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在這個 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()法律最好的最好的办法是由可是我法律最好的最好的办法重载而成的。这可是我法律最好的最好的办法分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  没法在运行时,应用程序会打印出哪多少结果呢?结果是应用程序会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的否有马。

  为哪多少呢?两次对ride()法律最好的最好的办法的调用传入的是不同的参数,也可是我wh和bh。它们着实具有不同的真实类型,可是我它们的静态类型否有一样的,均是Horse类型。

  重载法律最好的最好的办法的下发是根据静态类型进行的,這個 下发过程在编译时期就完成了。

 动态下发

  Java通过法律最好的最好的办法的重写支持动态下发。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。因为顶端最后一行的eat()法律最好的最好的办法调用的是BlackHorse类的eat()法律最好的最好的办法,没法顶端打印的可是我“黑马吃草”;相反,因为顶端的eat()法律最好的最好的办法调用的是Horse类的eat()法律最好的最好的办法,没法打印的可是我“马吃草”。

  全都,大问题的核心可是我Java编译器在编译时期很多老是知道哪多少代码会被执行,因为编译器仅仅知道对象的静态类型,而谁能谁能告诉我对象的真实类型;而法律最好的最好的办法的调用则是根据对象的真实类型,而否有静态类型。可是我一来,顶端最后一行的eat()法律最好的最好的办法调用的是BlackHorse类的eat()法律最好的最好的办法,打印的是“黑马吃草”。

 下发的类型

  可是我法律最好的最好的办法所属的对象叫做法律最好的最好的办法的接收者,法律最好的最好的办法的接收者与法律最好的最好的办法的参数统称做法律最好的最好的办法的宗量。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()法律最好的最好的办法属于Test对象,全都它的接收者也可是我Test对象了。print()法律最好的最好的办法有可是我参数是str,它的类型是String。

  根据下发可不没法基于多少种宗量,可不没法将面向对象的语言划分为单下发语言(Uni-Dispatch)和多下发语言(Multi-Dispatch)。单下发语言根据可是我宗量的类型进行对法律最好的最好的办法的选择,多下发语言根据多于可是我的宗量的类型对法律最好的最好的办法进行选择。

  C++和Java均是单下发语言,多下发语言的例子包括CLOS和Cecil。按照可是我的区分,Java可是我动态的单下发语言,因为這個 语言的动态下发仅仅会考虑到法律最好的最好的办法的接收者的类型,同時 又是静态的多下发语言,因为這個 语言对重载法律最好的最好的办法的下发会考虑到法律最好的最好的办法的接收者的类型以及法律最好的最好的办法的所有参数的类型。

  在可是我支持动态单下发的语言顶端,有可是我条件决定了可是我请求会调用哪可是我操作:一是请求的名字,可是我接收者的真实类型。单下发限制了法律最好的最好的办法的选择过程,使得没法可是我宗量可不没法被考虑到,這個 宗量通常可是我法律最好的最好的办法的接收者。在Java语言顶端,因为可是我操作是作用于某个类型不明的对象顶端,没法对這個 对象的真实类型测试仅会位于一次,这可是我动态的单下发的特征。

 双重下发

  可是我法律最好的最好的办法根据可是我宗量的类型来决定执行不同的代码,这可是我“双重下发”。Java语言不支持动态的多下发,也就因为Java不支持动态的双下发。可是我通过使用设计模式,也可不没法在Java语言里实现动态的双重下发。

  在Java中可不没法通过两次法律最好的最好的办法调用来达到两次下发的目的。类图如下所示:

  在图涵盖可是我对象,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()法律最好的最好的办法,并将它许多人传入。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()法律最好的最好的办法。通过两次调用将应用程序控制权轮番交给可是我对象,其时序图如下所示:

  可是我就再次老是出现了两次法律最好的最好的办法调用,应用程序控制权被可是我对象像传球一样,首先由West对象传给了East对象,可是我又被返传给了West对象。

  可是我仅仅返传了一下球,很多能防止双重下发的大问题。关键是如可利用这两次调用,以及Java语言的动态单下发功能,使得在這個 传球的过程中,不能触发两次单下发。

  动态单下发在Java语言中是在子类重写父类的法律最好的最好的办法时位于的。换言之,West和East都没法分别置身于许多人的类型等级特征中,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,可是我客户端调用SubEast1的goEast()法律最好的最好的办法,并将SubWest1对象传入。因为SubEast1对象重写了其超类East的goEast()法律最好的最好的办法,可是我,這個 可是我就位于了一次动态的单下发。当SubEast1对象接到调用时,会从参数中得到SubWest1对象,全都它就立即调用這個 对象的goWest1()法律最好的最好的办法,并将许多人传入。因为SubEast1对象有权选择调用哪可是我对象,可是我,在此时又进行一次动态的法律最好的最好的办法下发。

  這個 可是我SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用這個 对象myName1()法律最好的最好的办法,就可不没法打印出许多人的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  因为这可是我名字可是我来自East等级特征,可是我来自West等级特征中,可是我,它们的组合式是动态决定的。这可是我动态双重下发的实现机制。

  访问者模式适用于数据特征相对未定的系统,它把数据特征和作用于特征上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合可不没法相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据特征的每可是我节点都可不没法接受可是我访问者的调用,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。可是我的过程叫做“双重下发”。节点调用访问者,将它许多人传入,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:声明了可是我因为多个法律最好的最好的办法操作,形成所有的具体访问者角色没法实现的接口。

  ●  具体访问者(ConcreteVisitor)角色:实现抽象访问者所声明的接口,也可是我抽象访问者所声明的各个访问操作。

  ●  抽象节点(Node)角色:声明可是我接受操作,接受可是我访问者对象作为可是我参数。

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

  ●  特征对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,可不没法遍历特征中的所有元素;因为没法,提供可是我高层次的接口让访问者对象可不没法访问每可是我元素;因为没法,可不没法设计成可是我复合对象因为可是我聚集,如List或Set。

  源代码

  可不没法看多,抽象访问者角色为每可是我具体节点都准备了可是我访问操作。因为有可是我节点,可是我,对应否有可是我访问操作。

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特有的法律最好的最好的办法
     */
    public String operationA(){
        return "NodeA";
    }

}

  具体节点类NodeB

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

  特征对象角色类,這個 特征对象角色持有可是我聚集,并向外界提供add()法律最好的最好的办法作为对聚集的管理操作。通过调用這個 法律最好的最好的办法,可不没法动态地增加可是我新的节点。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
    
    /**
     * 执行法律最好的最好的办法操作
     */
    public void action(Visitor visitor){
        
        for(Node node : nodes)
        {
            node.accept(visitor);
        }
        
    }
    /**
     * 加带可是我新元素
     */
    public void add(Node node){
        nodes.add(node);
    }
}

  客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建可是我特征对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给特征增加可是我节点
        os.add(new NodeA());
        //给特征增加可是我节点
        os.add(new NodeB());
        //创建可是我访问者
        Visitor visitor = new VisitorA();
        os.action(visitor);
    }

}

  着实在這個 示意性的实现里并没法再次老是出现可是我繁复的具有多个树枝节点的对象树特征,可是我,在实际系统中访问者模式通常是用来防止繁复的对象树特征的,可是我访问者模式可不没法用来防止跨很多个等级特征的树特征大问题。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,這個 示意性的客户端创建了可是我特征对象,可是我将可是我新的NodeA对象和可是我新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了可是我VisitorA对象,并将此对象传给特征对象。

  可是我,客户端调用特征对象聚集管理法律最好的最好的办法,将NodeA和NodeB节点加入到特征对象中去。

  最后,客户端调用特征对象的行动法律最好的最好的办法action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  特征对象会遍历它许多人所保存的聚集中的所有节点,在本系统中可是我节点NodeA和NodeB。首先NodeA会被访问到,這個 访问是由以下的操作组成的:

  (1)NodeA对象的接受法律最好的最好的办法accept()被调用,并将VisitorA对象并否有传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问法律最好的最好的办法,并将NodeA对象并否有传入;

  (3)VisitorA对象调用NodeA对象的特有法律最好的最好的办法operationA()。

  从而就完成了双重下发过程,接着,NodeB会被访问,這個 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

  不能在不修改对象特征中的元素的情况下,为对象特征中的元素加带新的功能。

  ●  好的复用性

  可不没法通过访问者来定义整个对象特征通用的功能,从而提高复用程度。

  ●  分离无关行为

  可不没法通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封装进同時 ,构成可是我访问者,可是我每可是我访问者的功能都比较单一。

  ●  对象特征变化很困难

  不适用于对象特征中的类老是变化的情况,因为对象特征位于了改变,访问者的接口和访问者的实现否有位于相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常没法对象特征开放实物数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。