《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怎么才能 让 施加于两种生活数据实物元素之上的操作。一旦有有哪些操作须要修改励志的话 ,接受你这个 操作的数据实物则要能 保持不变。

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

  声明了另一3个多变量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办法进行的选者,很久 埋点(Dispatch),埋点(Dispatch)又分为两种生活,即静态埋点动态埋点

  静态埋点(Static Dispatch)指在在编译时期,埋点根据静态类型信息指在。静态埋点对于我们都 来说无须陌生,最好的办法重载很久 静态埋点。

  动态埋点(Dynamic Dispatch)指在在运行时期,动态埋点动态地置换掉某个最好的办法。

 静态埋点

  Java通过最好的办法重载支持静态埋点。用墨子骑马的故事作为例子,墨子要能 骑白马可能黑马。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()最好的办法是由另一3个多最好的办法重载而成的。这另一3个多最好的办法分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  没办法 在运行时,系统程序会打印出有哪些结果呢?结果是系统程序会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的一定会 马。

  为有哪些呢?两次对ride()最好的办法的调用传入的是不同的参数,也很久 wh和bh。它们我我觉得具有不同的真实类型,很久 它们的静态类型一定会 一样的,均是Horse类型。

  重载最好的办法的埋点是根据静态类型进行的,你这个 埋点过程在编译时期就完成了。

 动态埋点

  Java通过最好的办法的重写支持动态埋点。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。可能后面 最后一行的eat()最好的办法调用的是BlackHorse类的eat()最好的办法,没办法 后面 打印的很久 “黑马吃草”;相反,可能后面 的eat()最好的办法调用的是Horse类的eat()最好的办法,没办法 打印的很久 “马吃草”。

  很久 ,疑问的核心很久 Java编译器在编译时期无须一3个多劲知道有哪些代码会被执行,可能编译器仅仅知道对象的静态类型,而我不知道对象的真实类型;而最好的办法的调用则是根据对象的真实类型,而一定会 静态类型。那我一来,后面 最后一行的eat()最好的办法调用的是BlackHorse类的eat()最好的办法,打印的是“黑马吃草”。

 埋点的类型

  另一3个多最好的办法所属的对象叫做最好的办法的接收者,最好的办法的接收者与最好的办法的参数统称做最好的办法的宗量。比如下面例子中的Test类

public class Test {

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

  在后面 的类中,print()最好的办法属于Test对象,很久 它的接收者也很久 Test对象了。print()最好的办法另一3个多参数是str,它的类型是String。

  根据埋点要能 基于有多少种宗量,要能 将面向对象的语言划分为单埋点语言(Uni-Dispatch)和多埋点语言(Multi-Dispatch)。单埋点语言根据另一3个多宗量的类型进行对最好的办法的选者,多埋点语言根据多于另一3个多的宗量的类型对最好的办法进行选者。

  C++和Java均是单埋点语言,多埋点语言的例子包括CLOS和Cecil。按照那我的区分,Java很久 动态的单埋点语言,可能你这个 语言的动态埋点仅仅会考虑到最好的办法的接收者的类型,同时又是静态的多埋点语言,可能你这个 语言对重载最好的办法的埋点会考虑到最好的办法的接收者的类型以及最好的办法的所有参数的类型。

  在另一3个多支持动态单埋点的语言后面 ,有另一3个多条件决定了另一3个多请求会调用哪另一3个多操作:一是请求的名字,很久 接收者的真实类型。单埋点限制了最好的办法的选者过程,使得只另一3个多宗量要能 被考虑到,你这个 宗量通常很久 最好的办法的接收者。在Java语言后面 ,可能另一3个多操作是作用于某个类型不明的对象后面 ,没办法 对你这个 对象的真实类型测试仅会指在一次,这很久 动态的单埋点的实物。

 双重埋点

  另一3个多最好的办法根据另一3个多宗量的类型来决定执行不同的代码,这很久 “双重埋点”。Java语言不支持动态的多埋点,也就原困Java不支持动态的双埋点。很久 通过使用设计模式,要要能 在Java语言里实现动态的双重埋点。

  在Java中要能 通过两次最好的办法调用来达到两次埋点的目的。类图如下所示:

  在图富含另一3个多对象,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()最好的办法,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()最好的办法。通过两次调用将系统程序控制权轮番交给另一3个多对象,其时序图如下所示:

  那我就跳出了两次最好的办法调用,系统程序控制权被另一3个多对象像传球一样,首先由West对象传给了East对象,很久 又被返传给了West对象。

  很久 仅仅返传了一下球,无须能解决双重埋点的疑问。关键是怎么才能 才能 利用这两次调用,以及Java语言的动态单埋点功能,使得在你这个 传球的过程中,要能触发两次单埋点。

  动态单埋点在Java语言中是在子类重写父类的最好的办法时指在的。换言之,West和East都须要分别置身于个人的类型等级实物中,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,很久 客户端调用SubEast1的goEast()最好的办法,并将SubWest1对象传入。可能SubEast1对象重写了其超类East的goEast()最好的办法,很久 ,你这个 很久就指在了一次动态的单埋点。当SubEast1对象接到调用时,会从参数中得到SubWest1对象,很久 它就立即调用你这个 对象的goWest1()最好的办法,并将个人传入。可能SubEast1对象有权选者调用哪另一3个多对象,很久 ,在此时又进行一次动态的最好的办法埋点。

  你这个 很久SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用你这个 对象myName1()最好的办法,就要能 打印出个人的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  可能这另一3个多名字另一3个多来自East等级实物,那我来自West等级实物中,很久 ,它们的组合式是动态决定的。这很久 动态双重埋点的实现机制。

  访问者模式适用于数据实物相对未定的系统,它把数据实物和作用于实物上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合要能 相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据实物的每另一3个多节点都要能 接受另一3个多访问者的调用,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“双重埋点”。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:声明了另一3个多可能多个最好的办法操作,形成所有的具体访问者角色须要实现的接口。

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

  ●  抽象节点(Node)角色:声明另一3个多接受操作,接受另一3个多访问者对象作为另一3个多参数。

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

  ●  实物对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,要能 遍历实物中的所有元素;可能须要,提供另一3个多高层次的接口让访问者对象要能 访问每另一3个多元素;可能须要,要能 设计成另一3个多复合对象可能另一3个多聚集,如List或Set。

  源代码

  要能 就看,抽象访问者角色为每另一3个多具体节点都准备了另一3个多访问操作。可能有另一3个多节点,很久 ,对应一定会 另一3个多访问操作。

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

}

  具体节点类NodeB

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

  实物对象角色类,你这个 实物对象角色持另一3个多聚集,并向外界提供add()最好的办法作为对聚集的管理操作。通过调用你这个 最好的办法,要能 动态地增加另一3个多新的节点。

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

另一3个多新元素
     */
    public void add(Node node){
        nodes.add(node);
    }
}

  客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建另一3个多实物对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给实物增加另一3个多节点
        os.add(new NodeA());
        //给实物增加另一3个多节点
        os.add(new NodeB());
        //创建另一3个多访问者
        Visitor visitor = new VisitorA();
        os.action(visitor);
    }

}

  我我觉得在你这个 示意性的实现里并没办法 跳出另一3个多比较复杂的具有多个树枝节点的对象树实物,很久 ,在实际系统中访问者模式通常是用来解决比较复杂的对象树实物的,很久 访问者模式要能 用来解决跨太久个等级实物的树实物疑问。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另一3个多实物对象,很久 将另一3个多新的NodeA对象和另一3个多新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了另一3个多VisitorA对象,并将此对象传给实物对象。

  很久 ,客户端调用实物对象聚集管理最好的办法,将NodeA和NodeB节点加入到实物对象中去。

  最后,客户端调用实物对象的行动最好的办法action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  实物对象会遍历它个人所保存的聚集中的所有节点,在本系统中很久 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对象的接受最好的办法accept()被调用,并将VisitorA对象两种生活传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问最好的办法,并将NodeA对象两种生活传入;

  (3)VisitorA对象调用NodeA对象的特有最好的办法operationA()。

  从而就完成了双重埋点过程,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

  要能在不修改对象实物中的元素的情况报告下,为对象实物中的元素去掉 新的功能。

  ●  好的复用性

  要能 通过访问者来定义整个对象实物通用的功能,从而提高复用程度。

  ●  分离无关行为

  要能 通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封装进去同时,构成另一3个多访问者,那我每另一3个多访问者的功能都比较单一。

  ●  对象实物变化很困难

  不适用于对象实物中的类一3个多劲变化的情况报告,可能对象实物指在了改变,访问者的接口和访问者的实现一定会 指在相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常须要对象实物开放实物数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。