Java设计模式 Visitor(訪问者)模式及多分派场景应用

Posted 2020-10-02

基本概念

Visitor

• 封装一些作用于数据结构中的各元素的操作，不同的操作能够借助新的visitor实现。减少了操作间的耦合性
• 訪问者能够将数据结构和对数据的操作解耦，使得添加对数据结构的操作不须要取改动数据结构，也不必去改动原有的操作，而运行时再定义新的Visitor时闲着即可了(在操作加入上易拓展)

模式中角色分工

• Visitor:抽象訪问者，在重载的visit函数中声明訪问者能够訪问的对象。
• Concrete Visitor:实现一个訪问者对于一个详细的元素的操作
• Element:抽象元素，声明具有訪问该类型元素权限的訪问者的类型(通常是抽象类型)。提供重载的accept函数赋予权限
• Concrete Element:实现accept方法，基本上是模板化的visitor.visit(this)
• Object Structure:容纳多种类型也许不同。接口或者不同的元素的集合。

例讲Visitor的实现

先是一个简单的样例，展现一个最主要的简陋的Visitor

既然在春招季。我们举个简历筛选的样例，投简历的都是写本科生、专科生。还有硕士生、高职啊…为了简单就先取前两者。求职者的简历作为Element实现例如以下：

abstract class Student {
　　 //提供对于数据域基本操作的函数
    private String name;
    private String university;
    private String rating;
    //让指定的visitor获得操作该对象的权限
    public abstract void accept(Visitor visitor);

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getUniversity() {
        return university;
    }

    public void setUniversity(String university) {
        this.university = university;
    }

    public String getRating() {
        return rating;
    }

    public void setRating(String rating) {
        this.rating = rating;
    }
}

class Bachelor extends Student{

    @Override
    public void accept( Visitor visitor ) {
        visitor.visit( this );
    }
}

class College extends Student{

    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

由于我们仅仅定义了两种学生,所以接口提供了对于两种Element訪问

interface Visitor{
    public void visit ( Bachelor bachelor );
    public void visit ( College college );
}

首先筛选简历我们看一下大家的简历都什么样子，那么须要一个ShowVisitor:

class ShowVisitor implements Visitor {

    @Override
    public void visit(Bachelor bachelor) {
        System.out.println("A bachelor\n");
        //TODO 可能会有一些特异的操作，我们为了简单就省略了
        this.printMessage( bachelor );
    }

    @Override
    public void visit(College college) {
        System.out.println(" a college student!\n");
        //TODO 同上
        this.printMessage( college );
    }

    public void printMessage ( Student student ){
        System.out.println( "Name : " + student.getName()+"\n"
                + "University : " + student.getUniversity()+"\n"
                + "Rating : " + student.getRating() + "\n"
        );
    }
}

要进行測试，我们首先要构造一个数据集合。也就是角色中相应的ObjectStructure,为了简单我们直接用ArrayList了

public class VisitorEg {
    public static void main ( String [] args ){
        ArrayList<Student> list = new ArrayList<Student>();
        Bachelor bachelor = new Bachelor();
        bachelor.setName("llin");
        bachelor.setRating("100");
        bachelor.setUniversity("Tianjin University");

        College college = new College();
        college.setUniversity("Tianjin college");
        college.setRating("1");
        college.setName("dalinge");

        list.add ( bachelor );
        list.add ( college );

        Visitor visitor = new ShowVisitor();
        for ( Student student: list ){
            student.accept( visitor );
        }

    }
}

那么好像看不出訪问者模式有什么优势啊!!!并且好费事啊，可是由于你将数据结构和对数据的操作分离了(解耦),所以当我想加入新的操作时，不须要改动原有的类，仅仅须要又一次实现一个visitor就能够了。

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所以，我们回到这个样例。这么多人报名，那么究竟有多少本科生呢(假设人数够了，可能直接偷懒仅仅面试本科生了)，-_-万恶的这样的HR，所以我们须要一个统计的Visitor:

class SumVisitor implements Visitor{

    private int totalBachelor;

    SumVisitor(){
        super();
        totalBachelor = 0;
    }

    @Override
    public void visit(Bachelor bachelor) {
        totalBachelor++;
    }

    @Override
    public void visit(College college) {
    }

    public int getTotal_bachelor() {
        return totalBachelor;
    }
}

public class VisitorEg {
    public static void main ( String [] args ){
        ArrayList<Student> list = new ArrayList<Student>();
        Bachelor bachelor = new Bachelor();
        bachelor.setName("llin");
        bachelor.setRating("100");
        bachelor.setUniversity("Tianjin University");

        College college = new College();
        college.setUniversity("Tianjin college");
        college.setRating("1");
        college.setName("dalinge");

        list.add ( bachelor );
        list.add ( college );

        Visitor visitor = new ShowVisitor();
        Visitor visitor1 = new SumVisitor();
        for ( Student student: list ){
            student.accept( visitor );
            student.accept( visitor1);
        }
        System.out.println( "The total sum of bachelors : "+ ((SumVisitor)visitor1).getTotal_bachelor() );
    }
}

达到了要求。却没有改动一行代码，开心！

Visitor应用场景

一定会有的疑问:visitor和iterator的差别:

• visitor能够訪问不同的对象(仅仅须要在Element定义相应的accept)，可是Iterator仅仅能訪问同样的对象。最起码要有同样的接口
• iterator是不依赖详细实现的，而visitor是依赖详细实现的，由于Visitor会依据訪问的详细的对象来採取相应的操作，而iterator最多仅仅是基于同样的接口的泛化实现。
• iterator訪问的数据结构的操作和数据并未分离。所以拓展功能起来须要改动，违反了开闭原则和单一职责原则。

  可是由于訪问者依赖详细实现，而不是依赖抽象。所以违反了依赖倒置原则

优缺点决定的应用场景

• 符合单一职责原则。功能上具有良好的拓展性，可是由于依赖详细实现违背了详细实现，所以为类的改动带了麻烦。
• 具有优良的拓展性。仅仅须要实现新的Visitor来满足新的訪问要求。

  由于数据和操作的分离，防止了加入新的操作污染原来的数据结构。

综上

訪问者是一种集中规整模式,特别适合用于大规模重构的项目。在这一个阶段的需求已经非常清晰，原系统的功能点也已经明白。通过訪问者模式能够非常easy把一些功能进行梳理，达到终于目的功能集中化

双分派

首先介绍下面单分派

单分派:一个操作是依据请求者的名称和接收到的參数决定的，在Java有静态绑定和动态绑定，各自是通过重载和覆写实现的。

双分派:双分派意味着得到运行的操作决定于请求的种类和接收者的类型。

正相应于訪问者模式。

Javac在构建、优化、解析语法树的时候就是採用的是Visitor模式(语法、语义分析阶段)