《JAVA与模式》之访问者模式

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在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是原来描述访问者(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以后施加于并有的是数据价值形式元素之上的操作。一旦哪几种操作还要修改句子,接受这些 操作的数据价值形式则也能保持不变。

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

  声明了好多个 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子进行的选折 ,假如有一天分派(Dispatch),分派(Dispatch)又分为并有的是,即静态分派动态分派

  静态分派(Static Dispatch)地处在编译时期,分派根据静态类型信息地处。静态分派对于以后人来说不必陌生,法子重载假如有一天静态分派。

  动态分派(Dynamic Dispatch)地处在运行时期,动态分派动态地置换掉某个法子。

 静态分派

  Java通过法子重载支持静态分派。用墨子骑马的故事作为例子,墨子也能骑白马以后黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在这些 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()法子是由好多个 法子重载而成的。这好多个 法子分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  那么在运行时,系统进程会打印出哪几种结果呢?结果是系统进程会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的有的是马。

  为哪几种呢?两次对ride()法子的调用传入的是不同的参数,也假如有一天wh和bh。它们其实具有不同的真实类型,但会 它们的静态类型有的是一样的,均是Horse类型。

  重载法子的分派是根据静态类型进行的,这些 分派过程在编译时期就完成了。

 动态分派

  Java通过法子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。以后上面最后一行的eat()法子调用的是BlackHorse类的eat()法子,那么上面打印的假如有一天“黑马吃草”;相反,以后上面的eat()法子调用的是Horse类的eat()法子,那么打印的假如有一天“马吃草”。

  以后,哪几种的间题的核心假如有一天Java编译器在编译时期不必一直 知道哪几种代码会被执行,以后编译器仅仅知道对象的静态类型,而他不知道对象的真实类型;而法子的调用则是根据对象的真实类型,而有的是静态类型。原来一来,上面最后一行的eat()法子调用的是BlackHorse类的eat()法子,打印的是“黑马吃草”。

 分派的类型

  好多个 法子所属的对象叫做法子的接收者,法子的接收者与法子的参数统称做法子的宗量。比如下面例子中的Test类

public class Test {

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

  在上面的类中,print()法子属于Test对象,以后它的接收者也假如有一天Test对象了。print()法子有好多个 参数是str,它的类型是String。

  根据分派也能基于好多个种宗量,也能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)。单分派语言根据好多个 宗量的类型进行对法子的选折 ,多分派语言根据多于好多个 的宗量的类型对法子进行选折 。

  C++和Java均是单分派语言,多分派语言的例子包括CLOS和Cecil。按照原来的区分,Java假如有一天动态的单分派语言,以后这些 语言的动态分派仅仅会考虑到法子的接收者的类型,一并又是静态的多分派语言,以后这些 语言对重载法子的分派会考虑到法子的接收者的类型以及法子的所有参数的类型。

  在好多个 支持动态单分派的语言上面,有好多个 条件决定了好多个 请求会调用哪好多个 操作:一是请求的名字,假如有一天接收者的真实类型。单分派限制了法子的选折 过程,使得只有好多个 宗量也能被考虑到,这些 宗量通常假如有一天法子的接收者。在Java语言上面,以后好多个 操作是作用于某个类型不明的对象上面,那么对这些 对象的真实类型测试仅会地处一次,这假如有一天动态的单分派的价值形式。

 双重分派

  好多个 法子根据好多个 宗量的类型来决定执行不同的代码,这假如有一天“双重分派”。Java语言不支持动态的多分派,也就意味着 分析Java不支持动态的双分派。但会 通过使用设计模式,也也能在Java语言里实现动态的双重分派。

  在Java中也能通过两次法子调用来达到两次分派的目的。类图如下所示:

  在图中含好多个 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()法子,并将它此人 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()法子。通过两次调用将系统进程控制权轮番交给好多个 对象,其时序图如下所示:

  原来就冒出 了两次法子调用,系统进程控制权被好多个 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,不必能外理双重分派的哪几种的间题。关键是要怎样利用这两次调用,以及Java语言的动态单分派功能,使得在这些 传球的过程中,也能触发两次单分派。

  动态单分派在Java语言中是在子类重写父类的法子时地处的。换言之,West和East都还要分别置身于此人 的类型等级价值形式中,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()法子,并将SubWest1对象传入。以后SubEast1对象重写了其超类East的goEast()法子,但会 ,这些 以后就地处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,以后它就立即调用这些 对象的goWest1()法子,并将此人 传入。以后SubEast1对象有权选折 调用哪好多个 对象,但会 ,在此时又进行一次动态的法子分派。

  这些 以后SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用这些 对象myName1()法子,就也能打印出此人 的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  以后这好多个 名字好多个 来自East等级价值形式,原来来自West等级价值形式中,但会 ,它们的组合式是动态决定的。这假如有一天动态双重分派的实现机制。

  访问者模式适用于数据价值形式相对未定的系统,它把数据价值形式和作用于价值形式上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合也能相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据价值形式的每好多个 节点都也能接受好多个 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。原来的过程叫做“双重分派”。节点调用访问者,将它此人 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:声明了好多个 以后多个法子操作,形成所有的具体访问者角色还要实现的接口。

  ●  具体访问者(ConcreteVisitor)角色:实现抽象访问者所声明的接口,也假如有一天抽象访问者所声明的各个访问操作。

  ●  抽象节点(Node)角色:声明好多个 接受操作,接受好多个 访问者对象作为好多个 参数。

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

  ●  价值形式对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,也能遍历价值形式中的所有元素;以后还要,提供好多个 高层次的接口让访问者对象也能访问每好多个 元素;以后还要,也能设计成好多个 复合对象以后好多个 聚集,如List或Set。

  源代码

  也能看了,抽象访问者角色为每好多个 具体节点都准备了好多个 访问操作。以后有好多个 节点,但会 ,对应有的是好多个 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特有的法子
     */
    public String operationA(){
        return "NodeA";
    }

}

  具体节点类NodeB

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

  价值形式对象角色类,这些 价值形式对象角色持有好多个 聚集,并向外界提供add()法子作为对聚集的管理操作。通过调用这些 法子,也能动态地增加好多个 新的节点。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
    
    /**
     * 执行法子操作
     */
    public void action(Visitor visitor){
        
        for(Node node : nodes)
        {
            node.accept(visitor);
        }
        
    }
    /**
     * 加进去去好多个



新元素
     */
    public void add(Node node){
        nodes.add(node);
    }
}

  客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建好多个



价值形式对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给价值形式增加好多个



节点
        os.add(new NodeA());
        //给价值形式增加好多个



节点
        os.add(new NodeB());
        //创建好多个



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

}

  其实在这些 示意性的实现里并那么冒出 好多个 多样化的具有多个树枝节点的对象树价值形式,但会 ,在实际系统中访问者模式通常是用来外理多样化的对象树价值形式的,但会 访问者模式也能用来外理跨过多个等级价值形式的树价值形式哪几种的间题。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,这些 示意性的客户端创建了好多个 价值形式对象,但会 将好多个 新的NodeA对象和好多个 新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了好多个 VisitorA对象,并将此对象传给价值形式对象。

  但会 ,客户端调用价值形式对象聚集管理法子,将NodeA和NodeB节点加入到价值形式对象中去。

  最后,客户端调用价值形式对象的行动法子action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  价值形式对象会遍历它此人 所保存的聚集中的所有节点,在本系统中假如有一天节点NodeA和NodeB。首先NodeA会被访问到,这些 访问是由以下的操作组成的:

  (1)NodeA对象的接受法子accept()被调用,并将VisitorA对象并有的是传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问法子,并将NodeA对象并有的是传入;

  (3)VisitorA对象调用NodeA对象的特有法子operationA()。

  从而就完成了双重分派过程,接着,NodeB会被访问,这些 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

  也能在不修改对象价值形式中的元素的状态下,为对象价值形式中的元素加进去去新的功能。

  ●  好的复用性

  也能通过访问者来定义整个对象价值形式通用的功能,从而提高复用程度。

  ●  分离无关行为

  也能通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封装在一并,构成好多个 访问者,原来每好多个 访问者的功能都比较单一。

  ●  对象价值形式变化很困难

  不适用于对象价值形式中的类一直 变化的状态,以后对象价值形式地处了改变,访问者的接口和访问者的实现有的是地处相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常还要对象价值形式开放内部人员数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。