《JAVA与模式》之访问者模式

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在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是只能 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某些施加于并算不算数据特征元素之上的操作。一旦哪几条操作需用修改一句话,接受你你这俩操作的数据特征则能要能保持不变。

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

  声明了有俩个多变量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方式进行的挑选,只是挂接(Dispatch),挂接(Dispatch)又分为并算不算,即静态挂接动态挂接

  静态挂接(Static Dispatch)位于在编译时期,挂接根据静态类型信息位于。静态挂接对于亲戚亲戚亲戚亲戚朋友来说不须陌生,最好的方式重载只是静态挂接。

  动态挂接(Dynamic Dispatch)位于在运行时期,动态挂接动态地置换掉某个最好的方式。

 静态挂接

  Java通过最好的方式重载支持静态挂接。用墨子骑马的故事作为例子,墨子能要能骑白马不可能 黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在你你这俩系统中,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()最好的方式是由有俩个多最好的方式重载而成的。你你这俩个多多最好的方式分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  只能 在运行时,应用系统进程会打印出哪几条结果呢?结果是应用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。

  为哪几条呢?两次对ride()最好的方式的调用传入的是不同的参数,也只是wh和bh。它们我觉得具有不同的真实类型,某些它们的静态类型有的是一样的,均是Horse类型。

  重载最好的方式的挂接是根据静态类型进行的,你你这俩挂接过程在编译时期就完成了。

 动态挂接

  Java通过最好的方式的重写支持动态挂接。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。不可能 上端最后一行的eat()最好的方式调用的是BlackHorse类的eat()最好的方式,只能 上端打印的只是“黑马吃草”;相反,不可能 上端的eat()最好的方式调用的是Horse类的eat()最好的方式,只能 打印的只是“马吃草”。

  不要 不要 ,大大问题 的核心只是Java编译器在编译时期不须有俩个劲知道哪几条代码会被执行,不可能 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;而最好的方式的调用则是根据对象的真实类型,而有的是静态类型。只能 一来,上端最后一行的eat()最好的方式调用的是BlackHorse类的eat()最好的方式,打印的是“黑马吃草”。

 挂接的类型

  有俩个多最好的方式所属的对象叫做最好的方式的接收者,最好的方式的接收者与最好的方式的参数统称做最好的方式的宗量。比如下面例子中的Test类

public class Test {

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

  在上端的类中,print()最好的方式属于Test对象,不要 不要 它的接收者也只是Test对象了。print()最好的方式有有俩个多参数是str,它的类型是String。

  根据挂接能要能基于几条种宗量,能要能将面向对象的语言划分为单挂接语言(Uni-Dispatch)和多挂接语言(Multi-Dispatch)。单挂接语言根据有俩个多宗量的类型进行对最好的方式的挑选,多挂接语言根据多于有俩个多的宗量的类型对最好的方式进行挑选。

  C++和Java均是单挂接语言,多挂接语言的例子包括CLOS和Cecil。按照只能 的区分,Java只是动态的单挂接语言,不可能 你你这俩语言的动态挂接仅仅会考虑到最好的方式的接收者的类型,并肩又是静态的多挂接语言,不可能 你你这俩语言对重载最好的方式的挂接会考虑到最好的方式的接收者的类型以及最好的方式的所有参数的类型。

  在有俩个多支持动态单挂接的语言上端,有有俩个多条件决定了有俩个多请求会调用哪有俩个多操作:一是请求的名字,只是接收者的真实类型。单挂接限制了最好的方式的挑选过程,使得只能有俩个多宗量能要能被考虑到,你你这俩宗量通常只是最好的方式的接收者。在Java语言上端,不可能 有俩个多操作是作用于某个类型不明的对象上端,只能 对你你这俩对象的真实类型测试仅会位于一次,这只是动态的单挂接的特征。

 双重挂接

  有俩个多最好的方式根据有俩个多宗量的类型来决定执行不同的代码,这只是“双重挂接”。Java语言不支持动态的多挂接,也就原因Java不支持动态的双挂接。某些通过使用设计模式,要能要能在Java语言里实现动态的双重挂接。

  在Java中能要能通过两次最好的方式调用来达到两次挂接的目的。类图如下所示:

  在图富含有俩个多对象,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()最好的方式,并将它我本人传入。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()最好的方式。通过两次调用将应用系统进程控制权轮番交给有俩个多对象,其时序图如下所示:

  只能 就出先了两次最好的方式调用,应用系统进程控制权被有俩个多对象像传球一样,首先由West对象传给了East对象,某些又被返传给了West对象。

  某些仅仅返传了一下球,不须能处置双重挂接的大大问题 。关键是怎么才能 才能 利用这两次调用,以及Java语言的动态单挂接功能,使得在你你这俩传球的过程中,要能触发两次单挂接。

  动态单挂接在Java语言中是在子类重写父类的最好的方式时位于的。换言之,West和East都需用分别置身于我本人的类型等级特征中,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,某些客户端调用SubEast1的goEast()最好的方式,并将SubWest1对象传入。不可能 SubEast1对象重写了其超类East的goEast()最好的方式,某些,你你这俩完后 就位于了一次动态的单挂接。当SubEast1对象接到调用时,会从参数中得到SubWest1对象,不要 不要 它就立即调用你你这俩对象的goWest1()最好的方式,并将我本人传入。不可能 SubEast1对象有权挑选调用哪有俩个多对象,某些,在此时又进行一次动态的最好的方式挂接。

  你你这俩完后 SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用你你这俩对象myName1()最好的方式,就能要能打印出我本人的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  不可能 你你这俩个多多名字有俩个多来自East等级特征,只能 来自West等级特征中,某些,它们的组合式是动态决定的。这只是动态双重挂接的实现机制。

  访问者模式适用于数据特征相对未定的系统,它把数据特征和作用于特征上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合能要能相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据特征的每有俩个多节点都能要能接受有俩个多访问者的调用,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。只能 的过程叫做“双重挂接”。节点调用访问者,将它我本人传入,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:声明了有俩个多不可能 多个最好的方式操作,形成所有的具体访问者角色需用实现的接口。

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

  ●  抽象节点(Node)角色:声明有俩个多接受操作,接受有俩个多访问者对象作为有俩个多参数。

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

  ●  特征对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,能要能遍历特征中的所有元素;不可能 需用,提供有俩个多高层次的接口让访问者对象能要能访问每有俩个多元素;不可能 需用,能要能设计成有俩个多复合对象不可能 有俩个多聚集,如List或Set。

  源代码

  能要能看一遍,抽象访问者角色为每有俩个多具体节点都准备了有俩个多访问操作。不可能 有有俩个多节点,某些,对应有的是有俩个多访问操作。

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

}

  具体节点类NodeB

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

  特征对象角色类,你你这俩特征对象角色持有有俩个多聚集,并向外界提供add()最好的方式作为对聚集的管理操作。通过调用你你这俩最好的方式,能要能动态地增加有俩个多新的节点。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
    
    /**
     * 执行最好的方式操作
     */
    public void action(Visitor visitor){
        
        for(Node node : nodes)
        {
            node.accept(visitor);
        }
        
    }
    /**
     * 换成有俩个多新元素
     */
    public void add(Node node){
        nodes.add(node);
    }
}

  客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建有俩个多特征对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给特征增加有俩个多节点
        os.add(new NodeA());
        //给特征增加有俩个多节点
        os.add(new NodeB());
        //创建有俩个多访问者
        Visitor visitor = new VisitorA();
        os.action(visitor);
    }

}

  我觉得在你你这俩示意性的实现里并只能 出先有俩个多冗杂的具有多个树枝节点的对象树特征,某些,在实际系统中访问者模式通常是用来处置冗杂的对象树特征的,某些访问者模式能要能用来处置跨不要 个等级特征的树特征大大问题 。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,你你这俩示意性的客户端创建了有俩个多特征对象,某些将有俩个多新的NodeA对象和有俩个多新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了有俩个多VisitorA对象,并将此对象传给特征对象。

  某些,客户端调用特征对象聚集管理最好的方式,将NodeA和NodeB节点加入到特征对象中去。

  最后,客户端调用特征对象的行动最好的方式action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  特征对象会遍历它我本人所保存的聚集中的所有节点,在本系统中只是节点NodeA和NodeB。首先NodeA会被访问到,你你这俩访问是由以下的操作组成的:

  (1)NodeA对象的接受最好的方式accept()被调用,并将VisitorA对象并算不算传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问最好的方式,并将NodeA对象并算不算传入;

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

  从而就完成了双重挂接过程,接着,NodeB会被访问,你你这俩访问的过程和NodeA被访问的过程是一样的,这里不再叙述。

  ●  好的扩展性

  要能在不修改对象特征中的元素的具体情况下,为对象特征中的元素换成新的功能。

  ●  好的复用性

  能要能通过访问者来定义整个对象特征通用的功能,从而提高复用程度。

  ●  分离无关行为

  能要能通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封装到并肩,构成有俩个多访问者,只能 每有俩个多访问者的功能都比较单一。

  ●  对象特征变化很困难

  不适用于对象特征中的类有俩个劲变化的具体情况,不可能 对象特征位于了改变,访问者的接口和访问者的实现有的是位于相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常需用对象特征开放內部数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。