《JAVA与模式》之访问者模式

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在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是已经 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或多或少施加于有两种数据形态元素之上的操作。一旦哪些地方地方操作需要修改话语,接受这俩操作的数据形态则还还可不还可以保持不变。

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

  声明了好哪几个 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方法进行的选则,可是收集(Dispatch),收集(Dispatch)又分为有两种,即静态收集动态收集

  静态收集(Static Dispatch)发生在编译时期,收集根据静态类型信息发生。静态收集对于朋友来说并不陌生,方法重载可是静态收集。

  动态收集(Dynamic Dispatch)发生在运行时期,动态收集动态地置换掉某个方法。

 静态收集

  Java通过方法重载支持静态收集。用墨子骑马的故事作为例子,墨子还还可不还可以骑白马导致 黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在这俩系统中,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()方法是由好哪几个 多方法重载而成的。这俩个方法分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  那么在运行时,tcp连接会打印出哪些地方结果呢?结果是tcp连接会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的还会马。

  为哪些地方呢?两次对ride()方法的调用传入的是不同的参数,也可是wh和bh。它们随便说说具有不同的真实类型,我希望它们的静态类型还会一样的,均是Horse类型。

  重载方法的收集是根据静态类型进行的,这俩收集过程在编译时期就完成了。

 动态收集

  Java通过方法的重写支持动态收集。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。导致 顶端最后一行的eat()方法调用的是BlackHorse类的eat()方法,那么顶端打印的可是“黑马吃草”;相反,导致 顶端的eat()方法调用的是Horse类的eat()方法,那么打印的可是“马吃草”。

  太满,哪些地方的问题图片的核心可是Java编译器在编译时期并不好哪几个 多劲知道哪些地方代码会被执行,导致 编译器仅仅知道对象的静态类型,而告诉我对象的真实类型;而方法的调用则是根据对象的真实类型,而还会静态类型。已经 一来,顶端最后一行的eat()方法调用的是BlackHorse类的eat()方法,打印的是“黑马吃草”。

 收集的类型

  好哪几个 多方法所属的对象叫做方法的接收者,方法的接收者与方法的参数统称做方法的宗量。比如下面例子中的Test类

public class Test {

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

  在顶端的类中,print()方法属于Test对象,太满它的接收者也可是Test对象了。print()方法有好哪几个 多参数是str,它的类型是String。

  根据收集还还可不还可以基于哪几个种宗量,还还可不还可以将面向对象的语言划分为单收集语言(Uni-Dispatch)和多收集语言(Multi-Dispatch)。单收集语言根据好哪几个 多宗量的类型进行对方法的选则,多收集语言根据多于好哪几个 多的宗量的类型对方法进行选则。

  C++和Java均是单收集语言,多收集语言的例子包括CLOS和Cecil。按照已经 的区分,Java可是动态的单收集语言,导致 这俩语言的动态收集仅仅会考虑到方法的接收者的类型,一同又是静态的多收集语言,导致 这俩语言对重载方法的收集会考虑到方法的接收者的类型以及方法的所有参数的类型。

  在好哪几个 多支持动态单收集的语言顶端,有好哪几个 多条件决定了好哪几个 多请求会调用哪好哪几个 多操作:一是请求的名字,可是接收者的真实类型。单收集限制了方法的选则过程,使得那么好哪几个 多宗量还还可不还可以被考虑到,这俩宗量通常可是方法的接收者。在Java语言顶端,导致 好哪几个 多操作是作用于某个类型不明的对象顶端,那么对这俩对象的真实类型测试仅会发生一次,这可是动态的单收集的形态。

 双重收集

  好哪几个 多方法根据好哪几个 多宗量的类型来决定执行不同的代码,这可是“双重收集”。Java语言不支持动态的多收集,也就导致 Java不支持动态的双收集。我希望通过使用设计模式,也还还可不还可以在Java语言里实现动态的双重收集。

  在Java中还还可不还可以通过两次方法调用来达到两次收集的目的。类图如下所示:

  在图富含好哪几个 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()方法,并将它此人 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()方法。通过两次调用将tcp连接控制权轮番交给好哪几个 多对象,其时序图如下所示:

  已经 就再次出现了两次方法调用,tcp连接控制权被好哪几个 多对象像传球一样,首先由West对象传给了East对象,我希望又被返传给了West对象。

  我希望仅仅返传了一下球,并那么解决双重收集的哪些地方的问题图片。关键是如可利用这两次调用,以及Java语言的动态单收集功能,使得在这俩传球的过程中,还还可不还可以触发两次单收集。

  动态单收集在Java语言中是在子类重写父类的方法时发生的。换言之,West和East都需要分别置身于此人 的类型等级形态中,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,我希望客户端调用SubEast1的goEast()方法,并将SubWest1对象传入。导致 SubEast1对象重写了其超类East的goEast()方法,我希望,这俩已经 就发生了一次动态的单收集。当SubEast1对象接到调用时,会从参数中得到SubWest1对象,太满它就立即调用这俩对象的goWest1()方法,并将此人 传入。导致 SubEast1对象有权选则调用哪好哪几个 多对象,我希望,在此时又进行一次动态的方法收集。

  这俩已经 SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用这俩对象myName1()方法,就还还可不还可以打印出此人 的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  导致 这俩个名字好哪几个 多来自East等级形态,过已经 自West等级形态中,我希望,它们的组合式是动态决定的。这可是动态双重收集的实现机制。

  访问者模式适用于数据形态相对未定的系统,它把数据形态和作用于形态上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合还还可不还可以相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据形态的每好哪几个 多节点都还还可不还可以接受好哪几个 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。已经 的过程叫做“双重收集”。节点调用访问者,将它此人 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:声明了好哪几个 多导致 多个方法操作,形成所有的具体访问者角色需要实现的接口。

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

  ●  抽象节点(Node)角色:声明好哪几个 多接受操作,接受好哪几个 多访问者对象作为好哪几个 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。

  ●  形态对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,还还可不还可以遍历形态中的所有元素;导致 需要,提供好哪几个 多高层次的接口让访问者对象还还可不还可以访问每好哪几个 多元素;导致 需要,还还可不还可以设计成好哪几个 多复合对象导致 好哪几个 多聚集,如List或Set。

  源代码

  还还可不还可以看到,抽象访问者角色为每好哪几个 多具体节点都准备了好哪几个 多访问操作。导致 有好哪几个 多节点,我希望,对应还会好哪几个 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特有的方法
     */
    public String operationA(){
        return "NodeA";
    }

}

  具体节点类NodeB

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

  形态对象角色类,这俩形态对象角色持有好哪几个 多聚集,并向外界提供add()方法作为对聚集的管理操作。通过调用这俩方法,还还可不还可以动态地增加好哪几个 多新的节点。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
    
    /**
     * 执行方法操作
     */
    public void action(Visitor visitor){
        
        for(Node node : nodes)
        {
            node.accept(visitor);
        }
        
    }
    /**
     * 加上好哪几个



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) {
        //创建好哪几个



多形态对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给形态增加好哪几个



多节点
        os.add(new NodeA());
        //给形态增加好哪几个



多节点
        os.add(new NodeB());
        //创建好哪几个



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

}

  随便说说在这俩示意性的实现里并那么再次出现好哪几个 多僵化 的具有多个树枝节点的对象树形态,我希望,在实际系统中访问者模式通常是用来解决僵化 的对象树形态的,我希望访问者模式还还可不还可以用来解决跨太满个等级形态的树形态哪些地方的问题图片。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,这俩示意性的客户端创建了好哪几个 多形态对象,我希望将好哪几个 多新的NodeA对象和好哪几个 多新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了好哪几个 多VisitorA对象,并将此对象传给形态对象。

  我希望,客户端调用形态对象聚集管理方法,将NodeA和NodeB节点加入到形态对象中去。

  最后,客户端调用形态对象的行动方法action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  形态对象会遍历它此人 所保存的聚集中的所有节点,在本系统中可是节点NodeA和NodeB。首先NodeA会被访问到,这俩访问是由以下的操作组成的:

  (1)NodeA对象的接受方法accept()被调用,并将VisitorA对象有两种传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问方法,并将NodeA对象有两种传入;

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

  从而就完成了双重收集过程,接着,NodeB会被访问,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

  还还可不还可以在不修改对象形态中的元素的情况下,为对象形态中的元素加上新的功能。

  ●  好的复用性

  还还可不还可以通过访问者来定义整个对象形态通用的功能,从而提高复用程度。

  ●  分离无关行为

  还还可不还可以通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封里装一同,构成好哪几个 多访问者,已经 每好哪几个 多访问者的功能都比较单一。

  ●  对象形态变化很困难

  不适用于对象形态中的类好哪几个 多劲变化的情况,导致 对象形态发生了改变,访问者的接口和访问者的实现还会发生相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常需要对象形态开放内部数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。