《JAVA与模式》之访问者模式

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在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是曾经描述访问者(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而且 施加于五种生活数据价值形式元素之上的操作。一旦那先 操作时要修改话语,接受而且 操作的数据价值形式则都能否 保持不变。

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

  声明了有一3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措施进行的选取,如果分发(Dispatch),分发(Dispatch)又分为五种生活,即静态分发动态分发

  静态分发(Static Dispatch)处于在编译时期,分发根据静态类型信息处于。静态分发对于大伙儿儿来说无须陌生,措施重载如果静态分发。

  动态分发(Dynamic Dispatch)处于在运行时期,动态分发动态地置换掉某个措施。

 静态分发

  Java通过措施重载支持静态分发。用墨子骑马的故事作为例子,墨子都能否 骑白马可能性黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在而且 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()措施是由有一3个 措施重载而成的。这有一3个 措施分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  没人 在运行时,多多守护进程 会打印出那先 结果呢?结果是多多守护进程 会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的一定会马。

  为那先 呢?两次对ride()措施的调用传入的是不同的参数,也如果wh和bh。它们随便说说具有不同的真实类型,而且它们的静态类型一定会一样的,均是Horse类型。

  重载措施的分发是根据静态类型进行的,而且 分发过程在编译时期就完成了。

 动态分发

  Java通过措施的重写支持动态分发。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。可能性中间最后一行的eat()措施调用的是BlackHorse类的eat()措施,没人 中间打印的如果“黑马吃草”;相反,可能性中间的eat()措施调用的是Horse类的eat()措施,没人 打印的如果“马吃草”。

  如果有,难题报告 的核心如果Java编译器在编译时期无须时不时知道那先 代码会被执行,可能性编译器仅仅知道对象的静态类型,而我想知道对象的真实类型;而措施的调用则是根据对象的真实类型,而一定会静态类型。曾经一来,中间最后一行的eat()措施调用的是BlackHorse类的eat()措施,打印的是“黑马吃草”。

 分发的类型

  有一3个 措施所属的对象叫做措施的接收者,措施的接收者与措施的参数统称做措施的宗量。比如下面例子中的Test类

public class Test {

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

  在中间的类中,print()措施属于Test对象,如果有它的接收者也如果Test对象了。print()措施有有一3个 参数是str,它的类型是String。

  根据分发都能否 基于几只种宗量,都能否 将面向对象的语言划分为单分发语言(Uni-Dispatch)和多分发语言(Multi-Dispatch)。单分发语言根据有一3个 宗量的类型进行对措施的选取,多分发语言根据多于有一3个 的宗量的类型对措施进行选取。

  C++和Java均是单分发语言,多分发语言的例子包括CLOS和Cecil。按照曾经的区分,Java如果动态的单分发语言,可能性而且 语言的动态分发仅仅会考虑到措施的接收者的类型,并肩又是静态的多分发语言,可能性而且 语言对重载措施的分发会考虑到措施的接收者的类型以及措施的所有参数的类型。

  在有一3个 支持动态单分发的语言中间,有有一3个 条件决定了有一3个 请求会调用哪有一3个 操作:一是请求的名字,如果接收者的真实类型。单分发限制了措施的选取过程,使得只能有一3个 宗量都能否 被考虑到,而且 宗量通常如果措施的接收者。在Java语言中间,可能性有一3个 操作是作用于某个类型不明的对象中间,没人 对而且 对象的真实类型测试仅会处于一次,这如果动态的单分发的价值形式。

 双重分发

  有一3个 措施根据有一3个 宗量的类型来决定执行不同的代码,这如果“双重分发”。Java语言不支持动态的多分发,也可是我因为Java不支持动态的双分发。而且通过使用设计模式,也都能否 在Java语言里实现动态的双重分发。

  在Java中都能否 通过两次措施调用来达到两次分发的目的。类图如下所示:

  在图中含有一3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()措施,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()措施。通过两次调用将多多守护进程 控制权轮番交给有一3个 对象,其时序图如下所示:

  曾经就出现了两次措施调用,多多守护进程 控制权被有一3个 对象像传球一样,首先由West对象传给了East对象,而且又被返传给了West对象。

  而且仅仅返传了一下球,无须能处理双重分发的难题报告 。关键是怎么都能否利用这两次调用,以及Java语言的动态单分发功能,使得在而且 传球的过程中,也能触发两次单分发。

  动态单分发在Java语言中是在子类重写父类的措施时处于的。换言之,West和East都时要分别置身于此人 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,而且客户端调用SubEast1的goEast()措施,并将SubWest1对象传入。可能性SubEast1对象重写了其超类East的goEast()措施,而且,而且 前一天就处于了一次动态的单分发。当SubEast1对象接到调用时,会从参数中得到SubWest1对象,如果有它就立即调用而且 对象的goWest1()措施,并将此人 传入。可能性SubEast1对象有权选取调用哪有一3个 对象,而且,在此时又进行一次动态的措施分发。

  而且 前一天SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用而且 对象myName1()措施,就都能否 打印出此人 的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  可能性这有一3个 名字有一3个 来自East等级价值形式,曾经来自West等级价值形式中,而且,它们的组合式是动态决定的。这如果动态双重分发的实现机制。

  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,使得操作集合都能否 相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据价值形式的每有一3个 节点都都能否 接受有一3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。曾经的过程叫做“双重分发”。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:声明了有一3个 可能性多个措施操作,形成所有的具体访问者角色时要实现的接口。

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

  ●  抽象节点(Node)角色:声明有一3个 接受操作,接受有一3个 访问者对象作为有一3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,都能否 遍历价值形式中的所有元素;可能性时要,提供有一3个 高层次的接口让访问者对象都能否 访问每有一3个 元素;可能性时要,都能否 设计成有一3个 复合对象可能性有一3个 聚集,如List或Set。

  源代码

  都能否 看后,抽象访问者角色为每有一3个 具体节点都准备了有一3个 访问操作。可能性有有一3个 节点,而且,对应一定会有一3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特有的措施
     */
    public String operationA(){
        return "NodeA";
    }

}

  具体节点类NodeB

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

  价值形式对象角色类,而且 价值形式对象角色持有有一3个 聚集,并向外界提供add()措施作为对聚集的管理操作。通过调用而且 措施,都能否 动态地增加有一3个 新的节点。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
    
    /**
     * 执行措施操作
     */
    public void action(Visitor visitor){
        
        for(Node node : nodes)
        {
            node.accept(visitor);
        }
        
    }
    /**
     * 加中含一3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) {
        //创建有一3个

价值形式对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给价值形式增加有一3个

节点
        os.add(new NodeA());
        //给价值形式增加有一3个

节点
        os.add(new NodeB());
        //创建有一3个

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

}

  随便说说在而且 示意性的实现里并没人 出现有一3个 冗杂的具有多个树枝节点的对象树价值形式,而且,在实际系统中访问者模式通常是用来处理冗杂的对象树价值形式的,而且访问者模式都能否 用来处理跨太大 个等级价值形式的树价值形式难题报告 。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,而且 示意性的客户端创建了有一3个 价值形式对象,而且将有一3个 新的NodeA对象和有一3个 新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了有一3个 VisitorA对象,并将此对象传给价值形式对象。

  而且,客户端调用价值形式对象聚集管理措施,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措施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,在本系统中如果节点NodeA和NodeB。首先NodeA会被访问到,而且 访问是由以下的操作组成的:

  (1)NodeA对象的接受措施accept()被调用,并将VisitorA对象五种生活传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问措施,并将NodeA对象五种生活传入;

  (3)VisitorA对象调用NodeA对象的特有措施operationA()。

  从而就完成了双重分发过程,接着,NodeB会被访问,而且 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情况汇报下,为对象价值形式中的元素加带新的功能。

  ●  好的复用性

  都能否 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

  都能否 通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封装进去 并肩,构成有一3个 访问者,曾经每有一3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时不时变化的情况汇报,可能性对象价值形式处于了改变,访问者的接口和访问者的实现一定会处于相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常时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。