《JAVA与模式》之访问者模式

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在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是已经 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 施加于一种生活数据底部形态元素之上的操作。一旦有有哪些操作也能 修改一句话,接受这种 操作的数据底部形态则可不可不还可以 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();

  声明了已经 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办法进行的挑选,什么都有有 派发(Dispatch),派发(Dispatch)又分为一种生活,即静态派发动态派发

  静态派发(Static Dispatch)指在在编译时期,派发根据静态类型信息指在。静态派发对于亲戚亲戚亲们来说不必陌生,法律办法重载什么都有有 静态派发。

  动态派发(Dynamic Dispatch)指在在运行时期,动态派发动态地置换掉某个法律办法。

 静态派发

  Java通过法律办法重载支持静态派发。用墨子骑马的故事作为例子,墨子可不可不还可以 骑白马可能性黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在这种 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()法律办法是由已经 法律办法重载而成的。这已经 法律办法分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  没法在运行时,守护应用应用程序会打印出有哪些结果呢?结果是守护应用应用程序会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的总要马。

  为有哪些呢?两次对ride()法律办法的调用传入的是不同的参数,也什么都有有 wh和bh。它们我我觉得具有不同的真实类型,而且它们的静态类型总要一样的,均是Horse类型。

  重载法律办法的派发是根据静态类型进行的,这种 派发过程在编译时期就完成了。

 动态派发

  Java通过法律办法的重写支持动态派发。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。可能性底下最后一行的eat()法律办法调用的是BlackHorse类的eat()法律办法,没法底下打印的什么都有有 “黑马吃草”;相反,可能性底下的eat()法律办法调用的是Horse类的eat()法律办法,没法打印的什么都有有 “马吃草”。

  什么都有有,大问题的核心什么都有有 Java编译器在编译时期不必总是知道有哪些代码会被执行,可能性编译器仅仅知道对象的静态类型,而我不知道对象的真实类型;而法律办法的调用则是根据对象的真实类型,而总要静态类型。已经 一来,底下最后一行的eat()法律办法调用的是BlackHorse类的eat()法律办法,打印的是“黑马吃草”。

 派发的类型

  已经 法律办法所属的对象叫做法律办法的接收者,法律办法的接收者与法律办法的参数统称做法律办法的宗量。比如下面例子中的Test类

public class Test {

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

  在底下的类中,print()法律办法属于Test对象,什么都有有它的接收者也什么都有有 Test对象了。print()法律办法有已经 参数是str,它的类型是String。

  根据派发可不可不还可以 基于哪几个种宗量,可不可不还可以 将面向对象的语言划分为单派发语言(Uni-Dispatch)和多派发语言(Multi-Dispatch)。单派发语言根据已经 宗量的类型进行对法律办法的挑选,多派发语言根据多于已经 的宗量的类型对法律办法进行挑选。

  C++和Java均是单派发语言,多派发语言的例子包括CLOS和Cecil。按照已经 的区分,Java什么都有有 动态的单派发语言,可能性这种 语言的动态派发仅仅会考虑到法律办法的接收者的类型,一齐又是静态的多派发语言,可能性这种 语言对重载法律办法的派发会考虑到法律办法的接收者的类型以及法律办法的所有参数的类型。

  在已经 支持动态单派发的语言底下,有已经 条件决定了已经 请求会调用哪已经 操作:一是请求的名字,什么都有有 接收者的真实类型。单派发限制了法律办法的挑选过程,使得也能已经 宗量可不可不还可以 被考虑到,这种 宗量通常什么都有有 法律办法的接收者。在Java语言底下,可能性已经 操作是作用于某个类型不明的对象底下,没法对这种 对象的真实类型测试仅会指在一次,这什么都有有 动态的单派发的底部形态。

 双重派发

  已经 法律办法根据已经 宗量的类型来决定执行不同的代码,这什么都有有 “双重派发”。Java语言不支持动态的多派发,也就原因Java不支持动态的双派发。而且通过使用设计模式,也可不可不还可以 在Java语言里实现动态的双重派发。

  在Java中可不可不还可以 通过两次法律办法调用来达到两次派发的目的。类图如下所示:

  在图蕴含已经 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()法律办法,并将它而且 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()法律办法。通过两次调用将守护应用应用程序控制权轮番交给已经 对象,其时序图如下所示:

  已经 就总是总出 了两次法律办法调用,守护应用应用程序控制权被已经 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,不必能外理双重派发的大问题。关键是要怎样利用这两次调用,以及Java语言的动态单派发功能,使得在这种 传球的过程中,也能触发两次单派发。

  动态单派发在Java语言中是在子类重写父类的法律办法时指在的。换言之,West和East都也能 分别置身于而且 人的类型等级底部形态中,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()法律办法,并将SubWest1对象传入。可能性SubEast1对象重写了其超类East的goEast()法律办法,而且,这种 已经 就指在了一次动态的单派发。当SubEast1对象接到调用时,会从参数中得到SubWest1对象,什么都有有它就立即调用这种 对象的goWest1()法律办法,并将而且 人传入。可能性SubEast1对象有权挑选调用哪已经 对象,而且,在此时又进行一次动态的法律办法派发。

  这种 已经 SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用这种 对象myName1()法律办法,就可不可不还可以 打印出而且 人的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  可能性这已经 名字以已经 自East等级底部形态,以已经 自West等级底部形态中,而且,它们的组合式是动态决定的。这什么都有有 动态双重派发的实现机制。

  访问者模式适用于数据底部形态相对未定的系统,它把数据底部形态和作用于底部形态上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合可不可不还可以 相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据底部形态的每已经 节点都可不可不还可以 接受已经 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。已经 的过程叫做“双重派发”。节点调用访问者,将它而且 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:声明了已经 可能性多个法律办法操作,形成所有的具体访问者角色也能 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,也什么都有有 抽象访问者所声明的各个访问操作。

  ●  抽象节点(Node)角色:声明已经 接受操作,接受已经 访问者对象作为已经 参数。

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

  ●  底部形态对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,可不可不还可以 遍历底部形态中的所有元素;可能性也能 ,提供已经 高层次的接口让访问者对象可不可不还可以 访问每已经 元素;可能性也能 ,可不可不还可以 设计成已经 复合对象可能性已经 聚集,如List或Set。

  源代码

  可不可不还可以 看完,抽象访问者角色为每已经 具体节点都准备了已经 访问操作。可能性有已经 节点,而且,对应总要已经 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特有的法律办法
     */
    public String operationA(){
        return "NodeA";
    }

}

  具体节点类NodeB

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

  底部形态对象角色类,这种 底部形态对象角色持有已经 聚集,并向外界提供add()法律办法作为对聚集的管理操作。通过调用这种 法律办法,可不可不还可以 动态地增加已经 新的节点。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
    
    /**
     * 执行法律办法操作
     */
    public void action(Visitor visitor){
        
        for(Node node : nodes)
        {
            node.accept(visitor);
        }
        
    }
    /**
     * 打上去已经

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

  客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建已经

底部形态对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给底部形态增加已经

节点
        os.add(new NodeA());
        //给底部形态增加已经

节点
        os.add(new NodeB());
        //创建已经

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

}

  我我觉得在这种 示意性的实现里并没法总是总出 已经 错综复杂的具有多个树枝节点的对象树底部形态,而且,在实际系统中访问者模式通常是用来外理错综复杂的对象树底部形态的,而且访问者模式可不可不还可以 用来外理跨太满个等级底部形态的树底部形态大问题。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,这种 示意性的客户端创建了已经 底部形态对象,而且将已经 新的NodeA对象和已经 新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了已经 VisitorA对象,并将此对象传给底部形态对象。

  而且,客户端调用底部形态对象聚集管理法律办法,将NodeA和NodeB节点加入到底部形态对象中去。

  最后,客户端调用底部形态对象的行动法律办法action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  底部形态对象会遍历它而且 人所保存的聚集中的所有节点,在本系统中什么都有有 节点NodeA和NodeB。首先NodeA会被访问到,这种 访问是由以下的操作组成的:

  (1)NodeA对象的接受法律办法accept()被调用,并将VisitorA对象一种生活传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问法律办法,并将NodeA对象一种生活传入;

  (3)VisitorA对象调用NodeA对象的特有法律办法operationA()。

  从而就完成了双重派发过程,接着,NodeB会被访问,这种 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

  也能在不修改对象底部形态中的元素的情況下,为对象底部形态中的元素打上去新的功能。

  ●  好的复用性

  可不可不还可以 通过访问者来定义整个对象底部形态通用的功能,从而提高复用程度。

  ●  分离无关行为

  可不可不还可以 通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封放入一齐,构成已经 访问者,已经 每已经 访问者的功能都比较单一。

  ●  对象底部形态变化很困难

  不适用于对象底部形态中的类总是变化的情況,可能性对象底部形态指在了改变,访问者的接口和访问者的实现总要指在相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常也能 对象底部形态开放内内外部数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。