《JAVA与模式》之访问者模式

  • 时间:
  • 浏览:0

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某些施加于有有一种数据型态元素之上的操作。一旦哪些地方地方操作那末修改语句,接受这一操作的数据型态则能那末保持不变。

  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();

  声明了一一个多多变量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法律依据 进行的选择,本来埋点(Dispatch),埋点(Dispatch)又分为有有一种,即静态埋点动态埋点

  静态埋点(Static Dispatch)存在在编译时期,埋点根据静态类型信息存在。静态埋点对于朋友来说不多陌生,法律依据 重载本来静态埋点。

  动态埋点(Dynamic Dispatch)存在在运行时期,动态埋点动态地置换掉某个法律依据 。

 静态埋点

  Java通过法律依据 重载支持静态埋点。用墨子骑马的故事作为例子,墨子能那末骑白马为啥让黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在这一系统中,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()法律依据 是由一一个多多法律依据 重载而成的。这一一个多多法律依据 分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  那末在运行时,程序运行会打印出哪些地方结果呢?结果是程序运行会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的前会 马。

  为哪些地方呢?两次对ride()法律依据 的调用传入的是不同的参数,也本来wh和bh。它们嘴笨 具有不同的真实类型,为啥让它们的静态类型前会 一样的,均是Horse类型。

  重载法律依据 的埋点是根据静态类型进行的,这一埋点过程在编译时期就完成了。

 动态埋点

  Java通过法律依据 的重写支持动态埋点。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。为啥让后面 最后一行的eat()法律依据 调用的是BlackHorse类的eat()法律依据 ,那末后面 打印的本来“黑马吃草”;相反,为啥让后面 的eat()法律依据 调用的是Horse类的eat()法律依据 ,那末打印的本来“马吃草”。

  本来,问提的核心本来Java编译器在编译时期不多无缘无故 知道哪些地方代码会被执行,为啥让编译器仅仅知道对象的静态类型,而真不知道对象的真实类型;而法律依据 的调用则是根据对象的真实类型,而前会 静态类型。原来一来,后面 最后一行的eat()法律依据 调用的是BlackHorse类的eat()法律依据 ,打印的是“黑马吃草”。

 埋点的类型

  一一个多多法律依据 所属的对象叫做法律依据 的接收者,法律依据 的接收者与法律依据 的参数统称做法律依据 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);
    }
}

  在后面 的类中,print()法律依据 属于Test对象,本来它的接收者也本来Test对象了。print()法律依据 有一一个多多参数是str,它的类型是String。

  根据埋点能那末基于十几个 种宗量,能那末将面向对象的语言划分为单埋点语言(Uni-Dispatch)和多埋点语言(Multi-Dispatch)。单埋点语言根据一一个多多宗量的类型进行对法律依据 的选择,多埋点语言根据多于一一个多多的宗量的类型对法律依据 进行选择。

  C++和Java均是单埋点语言,多埋点语言的例子包括CLOS和Cecil。按照原来的区分,Java本来动态的单埋点语言,为啥让这一语言的动态埋点仅仅会考虑到法律依据 的接收者的类型,同去又是静态的多埋点语言,为啥让这一语言对重载法律依据 的埋点会考虑到法律依据 的接收者的类型以及法律依据 的所有参数的类型。

  在一一个多多支持动态单埋点的语言后面 ,有一一个多多条件决定了一一个多多请求会调用哪一一个多多操作:一是请求的名字,本来接收者的真实类型。单埋点限制了法律依据 的选择过程,使得那末一一个多多宗量能那末被考虑到,这一宗量通常本来法律依据 的接收者。在Java语言后面 ,为啥让一一个多多操作是作用于某个类型不明的对象后面 ,那末对这一对象的真实类型测试仅会存在一次,这本来动态的单埋点的型态。

 双重埋点

  一一个多多法律依据 根据一一个多多宗量的类型来决定执行不同的代码,这本来“双重埋点”。Java语言不支持动态的多埋点,也就因为Java不支持动态的双埋点。为啥让通过使用设计模式,也能那末在Java语言里实现动态的双重埋点。

  在Java中能那末通过两次法律依据 调用来达到两次埋点的目的。类图如下所示:

  在图包含一一个多多对象,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()法律依据 ,并将它自己传入。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()法律依据 。通过两次调用将程序运行控制权轮番交给一一个多多对象,其时序图如下所示:

  原来就无缘无故 出现了两次法律依据 调用,程序运行控制权被一一个多多对象像传球一样,首先由West对象传给了East对象,为啥让又被返传给了West对象。

  为啥让仅仅返传了一下球,不多能避免双重埋点的问提。关键是怎么才能 才能 利用这两次调用,以及Java语言的动态单埋点功能,使得在这一传球的过程中,也能触发两次单埋点。

  动态单埋点在Java语言中是在子类重写父类的法律依据 时存在的。换言之,West和East都那末分别置身于自己的类型等级型态中,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,为啥让客户端调用SubEast1的goEast()法律依据 ,并将SubWest1对象传入。为啥让SubEast1对象重写了其超类East的goEast()法律依据 ,为啥让,这一但是就存在了一次动态的单埋点。当SubEast1对象接到调用时,会从参数中得到SubWest1对象,本来它就立即调用这一对象的goWest1()法律依据 ,并将自己传入。为啥让SubEast1对象有权选择调用哪一一个多多对象,为啥让,在此时又进行一次动态的法律依据 埋点。

  这一但是SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用这一对象myName1()法律依据 ,就能那末打印出自己的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  为啥让这一一个多多名字一一个多多来自East等级型态,原来来自West等级型态中,为啥让,它们的组合式是动态决定的。这本来动态双重埋点的实现机制。

  访问者模式适用于数据型态相对未定的系统,它把数据型态和作用于型态上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合能那末相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据型态的每一一个多多节点都能那末接受一一个多多访问者的调用,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“双重埋点”。节点调用访问者,将它自己传入,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:声明了一一个多多为啥让多个法律依据 操作,形成所有的具体访问者角色那末实现的接口。

  ●  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:声明一一个多多接受操作,接受一一个多多访问者对象作为一一个多多参数。

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

  ●  型态对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,能那末遍历型态中的所有元素;为啥让那末,提供一一个多多高层次的接口让访问者对象能那末访问每一一个多多元素;为啥让那末,能那末设计成一一个多多复合对象为啥让一一个多多聚集,如List或Set。

  源代码

  能那末都看,抽象访问者角色为每一一个多多具体节点都准备了一一个多多访问操作。为啥让有一一个多多节点,为啥让,对应前会 一一个多多访问操作。

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特有的法律依据

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

}

  具体节点类NodeB

public class NodeB extends Node{
    /**
     * 接受法律依据

     */
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    /**
     * NodeB特有的法律依据

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

  型态对象角色类,这一型态对象角色持有一一个多多聚集,并向外界提供add()法律依据 作为对聚集的管理操作。通过调用这一法律依据 ,能那末动态地增加一一个多多新的节点。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
    
    /**
     * 执行法律依据

操作
     */
    public void action(Visitor visitor){
        
        for(Node node : nodes)
        {
            node.accept(visitor);
        }
        
    }
    /**
     * 加进去去一一个多多新元素
     */
    public void add(Node node){
        nodes.add(node);
    }
}

  客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建一一个多多型态对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给型态增加一一个多多节点
        os.add(new NodeA());
        //给型态增加一一个多多节点
        os.add(new NodeB());
        //创建一一个多多访问者
        Visitor visitor = new VisitorA();
        os.action(visitor);
    }

}

  其嘴笨 这一示意性的实现里并那末无缘无故 出现一一个多多僵化 的具有多个树枝节点的对象树型态,为啥让,在实际系统中访问者模式通常是用来避免僵化 的对象树型态的,为啥让访问者模式能那末用来避免跨不多个等级型态的树型态问提。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,这一示意性的客户端创建了一一个多多型态对象,为啥让将一一个多多新的NodeA对象和一一个多多新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了一一个多多VisitorA对象,并将此对象传给型态对象。

  为啥让,客户端调用型态对象聚集管理法律依据 ,将NodeA和NodeB节点加入到型态对象中去。

  最后,客户端调用型态对象的行动法律依据 action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  型态对象会遍历它自己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,这一访问是由以下的操作组成的:

  (1)NodeA对象的接受法律依据 accept()被调用,并将VisitorA对象有有一种传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问法律依据 ,并将NodeA对象有有一种传入;

  (3)VisitorA对象调用NodeA对象的特有法律依据 operationA()。

  从而就完成了双重埋点过程,接着,NodeB会被访问,这一访问的过程和NodeA被访问的过程是一样的,这里不再叙述。

  ●  好的扩展性

  也能在不修改对象型态中的元素的状态下,为对象型态中的元素加进去去新的功能。

  ●  好的复用性

  能那末通过访问者来定义整个对象型态通用的功能,从而提高复用程度。

  ●  分离无关行为

  能那末通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封装进去同去,构成一一个多多访问者,原来每一一个多多访问者的功能都比较单一。

  ●  对象型态变化很困难

  不适用于对象型态中的类无缘无故 变化的状态,为啥让对象型态存在了改变,访问者的接口和访问者的实现前会 存在相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常那末对象型态开放组织组织结构数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。