《JAVA与模式》之访问者模式

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在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是本来描述访问者(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某些施加于你是什么数据特征元素之上的操作。一旦哪几种操作需要修改语句,接受你是什么操作的数据特征则能能能保持不变。

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

  声明了一另多少 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方式进行的选泽,本来挂接(Dispatch),挂接(Dispatch)又分为你是什么,即静态挂接动态挂接

  静态挂接(Static Dispatch)所处在编译时期,挂接根据静态类型信息所处。静态挂接对于大伙来说不必陌生,方式重载本来静态挂接。

  动态挂接(Dynamic Dispatch)所处在运行时期,动态挂接动态地置换掉某个方式。

 静态挂接

  Java通过方式重载支持静态挂接。用墨子骑马的故事作为例子,墨子能能能骑白马某些黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在你是什么系统中,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()方式是由一另多少 多方式重载而成的。你是什么另多少 多方式分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  没法在运行时,系统程序会打印出哪几种结果呢?结果是系统程序会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的时会马。

  为哪几种呢?两次对ride()方式的调用传入的是不同的参数,也本来wh和bh。它们我我觉得具有不同的真实类型,某些它们的静态类型时会一样的,均是Horse类型。

  重载方式的挂接是根据静态类型进行的,你是什么挂接过程在编译时期就完成了。

 动态挂接

  Java通过方式的重写支持动态挂接。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。某些里边最后一行的eat()方式调用的是BlackHorse类的eat()方式,没法里边打印的本来“黑马吃草”;相反,某些里边的eat()方式调用的是Horse类的eat()方式,没法打印的本来“马吃草”。

  某些,问題的核心本来Java编译器在编译时期不必经常 知道哪几种代码会被执行,某些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;而方式的调用则是根据对象的真实类型,而时会静态类型。本来一来,里边最后一行的eat()方式调用的是BlackHorse类的eat()方式,打印的是“黑马吃草”。

 挂接的类型

  一另多少 多方式所属的对象叫做方式的接收者,方式的接收者与方式的参数统称做方式的宗量。比如下面例子中的Test类

public class Test {

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

  在里边的类中,print()方式属于Test对象,某些它的接收者也本来Test对象了。print()方式一另多少 多多参数是str,它的类型是String。

  根据挂接能能能基于多少种宗量,能能能将面向对象的语言划分为单挂接语言(Uni-Dispatch)和多挂接语言(Multi-Dispatch)。单挂接语言根据一另多少 多宗量的类型进行对方式的选泽,多挂接语言根据多于一另多少 多的宗量的类型对方式进行选泽。

  C++和Java均是单挂接语言,多挂接语言的例子包括CLOS和Cecil。按照本来的区分,Java本来动态的单挂接语言,某些你是什么语言的动态挂接仅仅会考虑到方式的接收者的类型,一块儿又是静态的多挂接语言,某些你是什么语言对重载方式的挂接会考虑到方式的接收者的类型以及方式的所有参数的类型。

  在一另多少 多支持动态单挂接的语言里边,有一另多少 多条件决定了一另多少 多请求会调用哪一另多少 多操作:一是请求的名字,本来接收者的真实类型。单挂接限制了方式的选泽过程,使得只一另多少 多多宗量能能能被考虑到,你是什么宗量通常本来方式的接收者。在Java语言里边,某些一另多少 多操作是作用于某个类型不明的对象里边,没法对你是什么对象的真实类型测试仅会所处一次,这本来动态的单挂接的特征。

 双重挂接

  一另多少 多方式根据一另多少 多宗量的类型来决定执行不同的代码,这本来“双重挂接”。Java语言不支持动态的多挂接,也就原因着Java不支持动态的双挂接。某些通过使用设计模式,能能能能在Java语言里实现动态的双重挂接。

  在Java中能能能通过两次方式调用来达到两次挂接的目的。类图如下所示:

  在图中有 一另多少 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()方式,并将它买车人传入。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()方式。通过两次调用将系统程序控制权轮番交给一另多少 多对象,其时序图如下所示:

  本来就经常 出显了两次方式调用,系统程序控制权被一另多少 多对象像传球一样,首先由West对象传给了East对象,某些又被返传给了West对象。

  某些仅仅返传了一下球,不必能防止双重挂接的问題。关键是怎么才能 才能 利用这两次调用,以及Java语言的动态单挂接功能,使得在你是什么传球的过程中,能能触发两次单挂接。

  动态单挂接在Java语言中是在子类重写父类的方式时所处的。换言之,West和East都需要分别置身于买车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,某些客户端调用SubEast1的goEast()方式,并将SubWest1对象传入。某些SubEast1对象重写了其超类East的goEast()方式,某些,你是什么后后就所处了一次动态的单挂接。当SubEast1对象接到调用时,会从参数中得到SubWest1对象,某些它就立即调用你是什么对象的goWest1()方式,并将买车人传入。某些SubEast1对象有权选泽调用哪一另多少 多对象,某些,在此时又进行一次动态的方式挂接。

  你是什么后后SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用你是什么对象myName1()方式,就能能能打印出买车人的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  某些你是什么另多少 多名字一另多少 多来自East等级特征,本来来自West等级特征中,某些,它们的组合式是动态决定的。这本来动态双重挂接的实现机制。

  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,使得操作集合能能能相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据特征的每一另多少 多节点都能能能接受一另多少 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。本来的过程叫做“双重挂接”。节点调用访问者,将它买车人传入,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:声明了一另多少 多某些多个方式操作,形成所有的具体访问者角色需要实现的接口。

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

  ●  抽象节点(Node)角色:声明一另多少 多接受操作,接受一另多少 多访问者对象作为一另多少 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。

  ●  特征对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,能能能遍历特征中的所有元素;某些需要,提供一另多少 多高层次的接口让访问者对象能能能访问每一另多少 多元素;某些需要,能能能设计成一另多少 多复合对象某些一另多少 多聚集,如List或Set。

  源代码

  能能能就看,抽象访问者角色为每一另多少 多具体节点都准备了一另多少 多访问操作。某些有一另多少 多节点,某些,对应时会一另多少 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特有的方式
     */
    public String operationA(){
        return "NodeA";
    }

}

  具体节点类NodeB

public class NodeB extends Node{
    /**
     * 接受方式
     */
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    /**
     * NodeB特有的方式
     */
    public String operationB(){
        return "NodeB";
    }
}

  特征对象角色类,你是什么特征对象角色持一另多少 多多聚集,并向外界提供add()方式作为对聚集的管理操作。通过调用你是什么方式,能能能动态地增加一另多少 多新的节点。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
    
    /**
     * 执行方式操作
     */
    public void action(Visitor visitor){
        
        for(Node node : nodes)
        {
            node.accept(visitor);
        }
        
    }
    /**
     * 打上去一另多少

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) {
        //创建一另多少

多特征对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给特征增加一另多少

多节点
        os.add(new NodeA());
        //给特征增加一另多少

多节点
        os.add(new NodeB());
        //创建一另多少

多访问者
        Visitor visitor = new VisitorA();
        os.action(visitor);
    }

}

  其我我觉得你是什么示意性的实现里并没法经常 出显一另多少 多僵化 的具有多个树枝节点的对象树特征,某些,在实际系统中访问者模式通常是用来防止僵化 的对象树特征的,某些访问者模式能能能用来防止跨太满个等级特征的树特征问題。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,你是什么示意性的客户端创建了一另多少 多特征对象,某些将一另多少 多新的NodeA对象和一另多少 多新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了一另多少 多VisitorA对象,并将此对象传给特征对象。

  某些,客户端调用特征对象聚集管理方式,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方式action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  特征对象会遍历它买车人所保存的聚集中的所有节点,在本系统中本来节点NodeA和NodeB。首先NodeA会被访问到,你是什么访问是由以下的操作组成的:

  (1)NodeA对象的接受方式accept()被调用,并将VisitorA对象你是什么传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问方式,并将NodeA对象你是什么传入;

  (3)VisitorA对象调用NodeA对象的特有方式operationA()。

  从而就完成了双重挂接过程,接着,NodeB会被访问,你是什么访问的过程和NodeA被访问的过程是一样的,这里不再叙述。

  ●  好的扩展性

  能能在不修改对象特征中的元素的情況下,为对象特征中的元素打上去新的功能。

  ●  好的复用性

  能能能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

  能能能通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封装在一块儿,构成一另多少 多访问者,本来每一另多少 多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经常 变化的情況,某些对象特征所处了改变,访问者的接口和访问者的实现时会所处相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常需要对象特征开放内部人员数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。