《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如果 施加于一种数据特性元素之上的操作。一旦有有哪些操作只有修改一句话,接受这个 操作的数据特性则还只有保持不变。

  变量被声明时的类型叫做变量的静态类型(Static Type),如果 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1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方式进行的选折 ,好多好多 派发(Dispatch),派发(Dispatch)又分为一种,即静态派发动态派发

  静态派发(Static Dispatch)趋于稳定在编译时期,派发根据静态类型信息趋于稳定。静态派发对于大家来说无须陌生,方式重载好多好多 静态派发。

  动态派发(Dynamic Dispatch)趋于稳定在运行时期,动态派发动态地置换掉某个方式。

 静态派发

  Java通过方式重载支持静态派发。用墨子骑马的故事作为例子,墨子还只有骑白马如果黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在这个 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()方式是由1个 方式重载而成的。这个 个 方式分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  这麼在运行时,进程会打印出有哪些结果呢?结果是进程会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的全部前会 马。

  为有哪些呢?两次对ride()方式的调用传入的是不同的参数,也好多好多 wh和bh。它们着实具有不同的真实类型,如果它们的静态类型全部前会 一样的,均是Horse类型。

  重载方式的派发是根据静态类型进行的,这个 派发过程在编译时期就完成了。

 动态派发

  Java通过方式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。如果底下最后一行的eat()方式调用的是BlackHorse类的eat()方式,这麼底下打印的好多好多 “黑马吃草”;相反,如果底下的eat()方式调用的是Horse类的eat()方式,这麼打印的好多好多 “马吃草”。

  好多好多 ,有哪些的现象的核心好多好多 Java编译器在编译时期无须突然 知道有哪些代码会被执行,如果编译器仅仅知道对象的静态类型,而我好多好多 知道对象的真实类型;而方式的调用则是根据对象的真实类型,而全部前会 静态类型。从前一来,底下最后一行的eat()方式调用的是BlackHorse类的eat()方式,打印的是“黑马吃草”。

 派发的类型

  1个 方式所属的对象叫做方式的接收者,方式的接收者与方式的参数统称做方式的宗量。比如下面例子中的Test类

public class Test {

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

  在底下的类中,print()方式属于Test对象,好多好多 它的接收者也好多好多 Test对象了。print()方式有1个 参数是str,它的类型是String。

  根据派发还只有基于十几次 种宗量,还只有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1个 宗量的类型进行对方式的选折 ,多派发语言根据多于1个 的宗量的类型对方式进行选折 。

  C++和Java均是单派发语言,多派发语言的例子包括CLOS和Cecil。按照从前的区分,Java好多好多 动态的单派发语言,如果这个 语言的动态派发仅仅会考虑到方式的接收者的类型,一并又是静态的多派发语言,如果这个 语言对重载方式的派发会考虑到方式的接收者的类型以及方式的所有参数的类型。

  在1个 支持动态单派发的语言底下,有1个 条件决定了1个 请求会调用哪1个 操作:一是请求的名字,好多好多 接收者的真实类型。单派发限制了方式的选折 过程,使得只有1个 宗量还只有被考虑到,这个 宗量通常好多好多 方式的接收者。在Java语言底下,如果1个 操作是作用于某个类型不明的对象底下,这麼对这个 对象的真实类型测试仅会趋于稳定一次,这好多好多 动态的单派发的特性。

 双重派发

  1个 方式根据1个 宗量的类型来决定执行不同的代码,这好多好多 “双重派发”。Java语言不支持动态的多派发,也就导致 Java不支持动态的双派发。如果通过使用设计模式,也还只有在Java语言里实现动态的双重派发。

  在Java中还只有通过两次方式调用来达到两次派发的目的。类图如下所示:

  在图涵盖1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()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()方式。通过两次调用将进程控制权轮番交给1个 对象,其时序图如下所示:

  从前就突然 冒出了两次方式调用,进程控制权被1个 对象像传球一样,首先由West对象传给了East对象,如果又被返传给了West对象。

  如果仅仅返传了一下球,无须能补救双重派发的有哪些的现象。关键是怎么都后能 利用这两次调用,以及Java语言的动态单派发功能,使得在这个 传球的过程中,要能触发两次单派发。

  动态单派发在Java语言中是在子类重写父类的方式时趋于稳定的。换言之,West和East都只有分别置身于我本人的类型等级特性中,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,如果客户端调用SubEast1的goEast()方式,并将SubWest1对象传入。如果SubEast1对象重写了其超类East的goEast()方式,如果,这个 如果就趋于稳定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,好多好多 它就立即调用这个 对象的goWest1()方式,并将我本人传入。如果SubEast1对象有权选折 调用哪1个 对象,如果,在此时又进行一次动态的方式派发。

  这个 如果SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用这个 对象myName1()方式,就还只有打印出我本人的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  如果这个 个 名字1个 来自East等级特性,从前来自West等级特性中,如果,它们的组合式是动态决定的。这好多好多 动态双重派发的实现机制。

  访问者模式适用于数据特性相对未定的系统,它把数据特性和作用于特性上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合还只有相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据特性的每1个 节点都还只有接受1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“双重派发”。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1个 如果多个方式操作,形成所有的具体访问者角色只有实现的接口。

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

  ●  抽象节点(Node)角色:声明1个 接受操作,接受1个 访问者对象作为1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。

  ●  特性对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,还只有遍历特性中的所有元素;如果只有,提供1个 高层次的接口让访问者对象还只有访问每1个 元素;如果只有,还只有设计成1个 复合对象如果1个 聚集,如List或Set。

  源代码

  还只有看一遍,抽象访问者角色为每1个 具体节点都准备了1个 访问操作。如果有1个 节点,如果,对应全部前会 1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特有的方式
     */
    public String operationA(){
        return "NodeA";
    }

}

  具体节点类NodeB

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

  特性对象角色类,这个 特性对象角色持有1个 聚集,并向外界提供add()方式作为对聚集的管理操作。通过调用这个 方式,还只有动态地增加1个 新的节点。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
    
    /**
     * 执行方式操作
     */
    public void action(Visitor visitor){
        
        for(Node node : nodes)
        {
            node.accept(visitor);
        }
        
    }
    /**
     * 添加1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1个

特性对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给特性增加1个

节点
        os.add(new NodeA());
        //给特性增加1个

节点
        os.add(new NodeB());
        //创建1个

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

}

  着实在这个 示意性的实现里并这麼突然 冒出1个 多样化的具有多个树枝节点的对象树特性,如果,在实际系统中访问者模式通常是用来补救多样化的对象树特性的,如果访问者模式还只有用来补救跨太久个等级特性的树特性有哪些的现象。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,这个 示意性的客户端创建了1个 特性对象,如果将1个 新的NodeA对象和1个 新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了1个 VisitorA对象,并将此对象传给特性对象。

  如果,客户端调用特性对象聚集管理方式,将NodeA和NodeB节点加入到特性对象中去。

  最后,客户端调用特性对象的行动方式action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  特性对象会遍历它我本人所保存的聚集中的所有节点,在本系统中好多好多 节点NodeA和NodeB。首先NodeA会被访问到,这个 访问是由以下的操作组成的:

  (1)NodeA对象的接受方式accept()被调用,并将VisitorA对象一种传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问方式,并将NodeA对象一种传入;

  (3)VisitorA对象调用NodeA对象的特有方式operationA()。

  从而就完成了双重派发过程,接着,NodeB会被访问,这个 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性中的元素的情况报告下,为对象特性中的元素添加新的功能。

  ●  好的复用性

  还只有通过访问者来定义整个对象特性通用的功能,从而提高复用程度。

  ●  分离无关行为

  还只有通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封放入 一并,构成1个 访问者,从前每1个 访问者的功能都比较单一。

  ●  对象特性变化很困难

  不适用于对象特性中的类突然 变化的情况报告,如果对象特性趋于稳定了改变,访问者的接口和访问者的实现全部前会 趋于稳定相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常只有对象特性开放内控 数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。