《JAVA与模式》之访问者模式

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在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是从前描述访问者(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后来 施加于本身生活数据形状元素之上的操作。一旦有有哪些操作还要修改的话,接受本身生活操作的数据形状则都上能 保持不变。

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

  声明了兩个变量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辦法 进行的选取,就说 架构设计 (Dispatch),架构设计 (Dispatch)又分为本身生活,即静态架构设计 动态架构设计

  静态架构设计 (Static Dispatch)指在在编译时期,架构设计 根据静态类型信息指在。静态架构设计 对于亲们 来说不必陌生,辦法 重载就说 静态架构设计 。

  动态架构设计 (Dynamic Dispatch)指在在运行时期,动态架构设计 动态地置换掉某个辦法 。

 静态架构设计

  Java通过辦法 重载支持静态架构设计 。用墨子骑马的故事作为例子,墨子都上能 骑白马机会黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在本身生活系统中,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()辦法 是由兩个辦法 重载而成的。这名 个辦法 分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  没人在运行时,多多线程 会打印出有哪些结果呢?结果是多多线程 会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的还要马。

  为有哪些呢?两次对ride()辦法 的调用传入的是不同的参数,也就说 wh和bh。它们我着实具有不同的真实类型,后来 它们的静态类型还要一样的,均是Horse类型。

  重载辦法 的架构设计 是根据静态类型进行的,本身生活架构设计 过程在编译时期就完成了。

 动态架构设计

  Java通过辦法 的重写支持动态架构设计 。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。机会中间最后一行的eat()辦法 调用的是BlackHorse类的eat()辦法 ,没人中间打印的就说 “黑马吃草”;相反,机会中间的eat()辦法 调用的是Horse类的eat()辦法 ,没人打印的就说 “马吃草”。

  什么都有,问题报告 的核心就说 Java编译器在编译时期不必兩个劲知道有哪些代码会被执行,机会编译器仅仅知道对象的静态类型,而问你对象的真实类型;而辦法 的调用则是根据对象的真实类型,而还要静态类型。从前一来,中间最后一行的eat()辦法 调用的是BlackHorse类的eat()辦法 ,打印的是“黑马吃草”。

 架构设计 的类型

  兩个辦法 所属的对象叫做辦法 的接收者,辦法 的接收者与辦法 的参数统称做辦法 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);
    }
}

  在中间的类中,print()辦法 属于Test对象,什么都有它的接收者也就说 Test对象了。print()辦法 兩个参数是str,它的类型是String。

  根据架构设计 都上能 基于好多个种宗量,都上能 将面向对象的语言划分为单架构设计 语言(Uni-Dispatch)和多架构设计 语言(Multi-Dispatch)。单架构设计 语言根据兩个宗量的类型进行对辦法 的选取,多架构设计 语言根据多于兩个的宗量的类型对辦法 进行选取。

  C++和Java均是单架构设计 语言,多架构设计 语言的例子包括CLOS和Cecil。按照从前的区分,Java就说 动态的单架构设计 语言,机会本身生活语言的动态架构设计 仅仅会考虑到辦法 的接收者的类型,一并又是静态的多架构设计 语言,机会本身生活语言对重载辦法 的架构设计 会考虑到辦法 的接收者的类型以及辦法 的所有参数的类型。

  在兩个支持动态单架构设计 的语言中间,兩个条件决定了兩个请求会调用哪兩个操作:一是请求的名字,就说 接收者的真实类型。单架构设计 限制了辦法 的选取过程,使得只兩个宗量都上能 被考虑到,本身生活宗量通常就说 辦法 的接收者。在Java语言中间,机会兩个操作是作用于某个类型不明的对象中间,没人对本身生活对象的真实类型测试仅会指在一次,这就说 动态的单架构设计 的形状。

 双重架构设计

  兩个辦法 根据兩个宗量的类型来决定执行不同的代码,这就说 “双重架构设计 ”。Java语言不支持动态的多架构设计 ,也就意味着着Java不支持动态的双架构设计 。后来 通过使用设计模式,也都上能 在Java语言里实现动态的双重架构设计 。

  在Java中都上能 通过两次辦法 调用来达到两次架构设计 的目的。类图如下所示:

  在图中兩个对象,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()辦法 ,并将它当事人传入。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()辦法 。通过两次调用将多多线程 控制权轮番交给兩个对象,其时序图如下所示:

  从前就出現了两次辦法 调用,多多线程 控制权被兩个对象像传球一样,首先由West对象传给了East对象,后来 又被返传给了West对象。

  后来 仅仅返传了一下球,不必能避免双重架构设计 的问题报告 。关键是怎么利用这两次调用,以及Java语言的动态单架构设计 功能,使得在本身生活传球的过程中,促使触发两次单架构设计 。

  动态单架构设计 在Java语言中是在子类重写父类的辦法 时指在的。换言之,West和East都还要分别置身于当事人的类型等级形状中,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,后来 客户端调用SubEast1的goEast()辦法 ,并将SubWest1对象传入。机会SubEast1对象重写了其超类East的goEast()辦法 ,后来 ,本身生活后来 就指在了一次动态的单架构设计 。当SubEast1对象接到调用时,会从参数中得到SubWest1对象,什么都有它就立即调用本身生活对象的goWest1()辦法 ,并将当事人传入。机会SubEast1对象有权选取调用哪兩个对象,后来 ,在此时又进行一次动态的辦法 架构设计 。

  本身生活后来 SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用本身生活对象myName1()辦法 ,就都上能 打印出当事人的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  机会这名 个名字兩个来自East等级形状,从前来自West等级形状中,后来 ,它们的组合式是动态决定的。这就说 动态双重架构设计 的实现机制。

  访问者模式适用于数据形状相对未定的系统,它把数据形状和作用于形状上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合都上能 相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据形状的每兩个节点都都上能 接受兩个访问者的调用,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。从前的过程叫做“双重架构设计 ”。节点调用访问者,将它当事人传入,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:声明了兩个机会多个辦法 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,也就说 抽象访问者所声明的各个访问操作。

  ●  抽象节点(Node)角色:声明兩个接受操作,接受兩个访问者对象作为兩个参数。

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

  ●  形状对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,都上能 遍历形状中的所有元素;机会还要,提供兩个高层次的接口让访问者对象都上能 访问每兩个元素;机会还要,都上能 设计成兩个复合对象机会兩个聚集,如List或Set。

  源代码

  都上能 看一遍,抽象访问者角色为每兩个具体节点都准备了兩个访问操作。机会兩个节点,后来 ,对应还要兩个访问操作。

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特有的辦法

     */
    public String operationA(){
        return "NodeA";
    }

}

  具体节点类NodeB

public class NodeB extends Node{
    /**
     * 接受辦法

     */
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    /**
     * NodeB特有的辦法

     */
    public String operationB(){
        return "NodeB";
    }
}

  形状对象角色类,本身生活形状对象角色持兩个聚集,并向外界提供add()辦法 作为对聚集的管理操作。通过调用本身生活辦法 ,都上能 动态地增加兩个新的节点。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
    
    /**
     * 执行辦法

操作
     */
    public void action(Visitor visitor){
        
        for(Node node : nodes)
        {
            node.accept(visitor);
        }
        
    }
    /**
     * 上加兩个新元素
     */
    public void add(Node node){
        nodes.add(node);
    }
}

  客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建兩个形状对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给形状增加兩个节点
        os.add(new NodeA());
        //给形状增加兩个节点
        os.add(new NodeB());
        //创建兩个访问者
        Visitor visitor = new VisitorA();
        os.action(visitor);
    }

}

  我着实在本身生活示意性的实现里并没人出現兩个繁杂的具有多个树枝节点的对象树形状,后来 ,在实际系统中访问者模式通常是用来避免繁杂的对象树形状的,后来 访问者模式都上能 用来避免跨太久个等级形状的树形状问题报告 。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,本身生活示意性的客户端创建了兩个形状对象,后来 将兩个新的NodeA对象和兩个新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了兩个VisitorA对象,并将此对象传给形状对象。

  后来 ,客户端调用形状对象聚集管理辦法 ,将NodeA和NodeB节点加入到形状对象中去。

  最后,客户端调用形状对象的行动辦法 action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  形状对象会遍历它当事人所保存的聚集中的所有节点,在本系统中就说 节点NodeA和NodeB。首先NodeA会被访问到,本身生活访问是由以下的操作组成的:

  (1)NodeA对象的接受辦法 accept()被调用,并将VisitorA对象本身生活传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问辦法 ,并将NodeA对象本身生活传入;

  (3)VisitorA对象调用NodeA对象的特有辦法 operationA()。

  从而就完成了双重架构设计 过程,接着,NodeB会被访问,本身生活访问的过程和NodeA被访问的过程是一样的,这里不再叙述。

  ●  好的扩展性

  促使在不修改对象形状中的元素的情况下,为对象形状中的元素上加新的功能。

  ●  好的复用性

  都上能 通过访问者来定义整个对象形状通用的功能,从而提高复用程度。

  ●  分离无关行为

  都上能 通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封装到一并,构成兩个访问者,从前每兩个访问者的功能都比较单一。

  ●  对象形状变化很困难

  不适用于对象形状中的类兩个劲变化的情况,机会对象形状指在了改变,访问者的接口和访问者的实现还要指在相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常还要对象形状开放内部人员数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。