《JAVA与模式》之访问者模式

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在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是原来描述访问者(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一点施加于某种数据社会形态元素之上的操作。一旦某种操作都要修改的话,接受某种操作的数据社会形态则都都要保持不变。

  变量被声明时的类型叫做变量的静态类型(Static Type),一点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4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措施进行的选折 ,本来架构设计 (Dispatch),架构设计 (Dispatch)又分为某种,即静态架构设计 动态架构设计

  静态架构设计 (Static Dispatch)存在在编译时期,架构设计 根据静态类型信息存在。静态架构设计 对于朋友来说难能可贵陌生,措施重载本来静态架构设计 。

  动态架构设计 (Dynamic Dispatch)存在在运行时期,动态架构设计 动态地置换掉某个措施。

 静态架构设计

  Java通过措施重载支持静态架构设计 。用墨子骑马的故事作为例子,墨子都都要骑白马可能性黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在某种系统中,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()措施是由4个多措施重载而成的。某种4个多措施分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  不到 在运行时,守护进程会打印出某种结果呢?结果是守护进程会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的都是马。

  为某种呢?两次对ride()措施的调用传入的是不同的参数,也本来wh和bh。它们难能可贵具有不同的真实类型,或者它们的静态类型都是一样的,均是Horse类型。

  重载措施的架构设计 是根据静态类型进行的,某种架构设计 过程在编译时期就完成了。

 动态架构设计

  Java通过措施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。可能性上边最后一行的eat()措施调用的是BlackHorse类的eat()措施,不到 上边打印的本来“黑马吃草”;相反,可能性上边的eat()措施调用的是Horse类的eat()措施,不到 打印的本来“马吃草”。

  好多好多 有,现象的核心本来Java编译器在编译时期难能可贵一直知道某种代码会被执行,可能性编译器仅仅知道对象的静态类型,而别问我对象的真实类型;而措施的调用则是根据对象的真实类型,而都是静态类型。原来一来,上边最后一行的eat()措施调用的是BlackHorse类的eat()措施,打印的是“黑马吃草”。

 架构设计 的类型

  4个多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);
    }
}

  在上边的类中,print()措施属于Test对象,好多好多 有它的接收者也本来Test对象了。print()措施4个多多参数是str,它的类型是String。

  根据架构设计 都都要基于好多个种宗量,都都要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4个多宗量的类型进行对措施的选折 ,多架构设计 语言根据多于4个多的宗量的类型对措施进行选折 。

  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。按照原来的区分,Java本来动态的单架构设计 语言,可能性某种语言的动态架构设计 仅仅会考虑到措施的接收者的类型,一齐又是静态的多架构设计 语言,可能性某种语言对重载措施的架构设计 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4个多支持动态单架构设计 的语言上边,4个多多条件决定了4个多请求会调用哪4个多操作:一是请求的名字,本来接收者的真实类型。单架构设计 限制了措施的选折 过程,使得只4个多多宗量都都要被考虑到,某种宗量通常本来措施的接收者。在Java语言上边,可能性4个多操作是作用于某个类型不明的对象上边,不到 对某种对象的真实类型测试仅会存在一次,这本来动态的单架构设计 的社会形态。

 双重架构设计

  4个多措施根据4个多宗量的类型来决定执行不同的代码,这本来“双重架构设计 ”。Java语言不支持动态的多架构设计 ,也就因为着Java不支持动态的双架构设计 。或者通过使用设计模式,也都都要在Java语言里实现动态的双重架构设计 。

  在Java中都都要通过两次措施调用来达到两次架构设计 的目的。类图如下所示:

  在图中4个多多对象,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()措施,并将它买车人传入。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。通过两次调用将守护进程控制权轮番交给4个多对象,其时序图如下所示:

  原来就再次出现 了两次措施调用,守护进程控制权被4个多对象像传球一样,首先由West对象传给了East对象,或者又被返传给了West对象。

  或者仅仅返传了一下球,难能可贵能处置双重架构设计 的现象。关键是怎么能否利用这两次调用,以及Java语言的动态单架构设计 功能,使得在某种传球的过程中,不利于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措施时存在的。换言之,West和East都都要分别置身于买车人的类型等级社会形态中,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,或者客户端调用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,或者,某种以前就存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,好多好多 有它就立即调用某种对象的goWest1()措施,并将买车人传入。可能性SubEast1对象有权选折 调用哪4个多对象,或者,在此时又进行一次动态的措施架构设计 。

  某种以前SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用某种对象myName1()措施,就都都要打印出买车人的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  可能性某种4个多名字4个多来自East等级社会形态,原来来自West等级社会形态中,或者,它们的组合式是动态决定的。这本来动态双重架构设计 的实现机制。

  访问者模式适用于数据社会形态相对未定的系统,它把数据社会形态和作用于社会形态上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合都都要相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据社会形态的每4个多节点都都都要接受4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。原来的过程叫做“双重架构设计 ”。节点调用访问者,将它买车人传入,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4个多可能性多个措施操作,形成所有的具体访问者角色都要实现的接口。

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

  ●  抽象节点(Node)角色:声明4个多接受操作,接受4个多访问者对象作为4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。

  ●  社会形态对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,都都要遍历社会形态中的所有元素;可能性都要,提供4个多高层次的接口让访问者对象都都要访问每4个多元素;可能性都要,都都要设计成4个多复合对象可能性4个多聚集,如List或Set。

  源代码

  都都要看了,抽象访问者角色为每4个多具体节点都准备了4个多访问操作。可能性4个多多节点,或者,对应都是4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";
    }
}

  社会形态对象角色类,某种社会形态对象角色持4个多多聚集,并向外界提供add()措施作为对聚集的管理操作。通过调用某种措施,都都要动态地增加4个多新的节点。

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);
        }
        
    }
    /**
     * 打上去4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4个多社会形态对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给社会形态增加4个多节点
        os.add(new NodeA());
        //给社会形态增加4个多节点
        os.add(new NodeB());
        //创建4个多访问者
        Visitor visitor = new VisitorA();
        os.action(visitor);
    }

}

  难能可贵在某种示意性的实现里并不到 再次出现 4个多复杂的具有多个树枝节点的对象树社会形态,或者,在实际系统中访问者模式通常是用来处置复杂的对象树社会形态的,或者访问者模式都都要用来处置跨太大个等级社会形态的树社会形态现象。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,某种示意性的客户端创建了4个多社会形态对象,或者将4个多新的NodeA对象和4个多新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了4个多VisitorA对象,并将此对象传给社会形态对象。

  或者,客户端调用社会形态对象聚集管理措施,将NodeA和NodeB节点加入到社会形态对象中去。

  最后,客户端调用社会形态对象的行动措施action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  社会形态对象会遍历它买车人所保存的聚集中的所有节点,在本系统中本来节点NodeA和NodeB。首先NodeA会被访问到,某种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对象某种传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问措施,并将NodeA对象某种传入;

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

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

  ●  好的扩展性

  不利于在不修改对象社会形态中的元素的情況下,为对象社会形态中的元素打上去新的功能。

  ●  好的复用性

  都都要通过访问者来定义整个对象社会形态通用的功能,从而提高复用程度。

  ●  分离无关行为

  都都要通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封装进一齐,构成4个多访问者,原来每4个多访问者的功能都比较单一。

  ●  对象社会形态变化很困难

  不适用于对象社会形态中的类一直变化的情況,可能性对象社会形态存在了改变,访问者的接口和访问者的实现都是存在相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常都要对象社会形态开放内部内部结构数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。