黄继良

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访问者模式 ​

概述|定义 ​

封装一些作用于某种数据结构中的各元素的操作，它可以在不改变这个数据结构的前提下定义作用于这些元素的新的操作。

结构 ​

访问者模式包含以下主要角色

  • 抽象访问者（Visitor）角色：定义了对每一个元素（Element）访问的行为，它的参数就是可以访问的元素，它的方法个数理论上来讲与元素类个数（Element的实现个数）是一样的，从这点不难看出，访问者模式要求元素类的个数不能改变
  • 具体访问者（Concrete Visitor）角色：给出对每一个元素类访问时所产生的具体行为
  • 抽象元素（Element）角色：定义了一个接受访问者的方法（accept），其意义是指，每一个元素都要可以被访问者访问
  • 具体元素（Concrete Element）角色：提供接受访问方法的具体实现，而这个具体的实现，通常情况下是使用访问者提供的访问该元素类的方法
  • 对象结构（Object Structure）角色：定义当中所提到的对象结构，对象结构是一个抽象表述，具体点可以理解为一个具有容器性质或者对象特性的类，它会含有一组元素（Element），并且可以迭代这些元素，供访问者访问。

案例 ​

现在养宠物的人特别多，我们就以这个为例，当然宠物还分为狗、猫等，要给宠物喂食的话，主人可以喂，其他人也可以喂食。

  • 访问者角色：给宠物喂食的人
  • 具体访问者角色：主任、其他人
  • 抽象元素角色：动物抽象类
  • 具体元素角色：宠物狗、宠物猫
  • 结构对象角色：主人家

其UML类图如下：

image-20221211214704744

代码 ​

抽象访问者 ​

java
package com.huangjiliang.design.heima.behavior.visitor;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/12/11
 * @describe 抽象访问者接口
 */
public interface Person {

    void feed(Cat cat);

    void feed(Dog dog);

}

具体访问者 ​

java
package com.huangjiliang.design.heima.behavior.visitor;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/12/11
 * @describe 具体访问者角色（主人）
 */
public class Owner implements Person {
    @Override
    public void feed(Cat cat) {
        System.out.println("主人喂猫！");
    }

    @Override
    public void feed(Dog dog) {
        System.out.println("主人喂狗！");
    }
}

package com.huangjiliang.design.heima.behavior.visitor;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/12/11
 * @describe 具体访问者角色（其他人）
 */
public class Someone implements Person {
    @Override
    public void feed(Cat cat) {
        System.out.println("其他人喂猫！");
    }

    @Override
    public void feed(Dog dog) {
        System.out.println("其他人喂狗！");
    }
}

抽象元素 ​

java
package com.huangjiliang.design.heima.behavior.visitor;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/12/11
 * @describe 抽象节点
 */
public interface Animal {

    void accept(Person person);
}

具体元素 ​

java
package com.huangjiliang.design.heima.behavior.visitor;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/12/11
 * @describe 具体节点
 */
public class Dog implements Animal {
    @Override
    public void accept(Person person) {
        person.feed(this);
        System.out.println("狗儿好好吃！");
    }
}

package com.huangjiliang.design.heima.behavior.visitor;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/12/11
 * @describe 描述
 */
public class Cat implements Animal{

    @Override
    public void accept(Person person) {
        person.feed(this);
        System.out.println("猫儿好好吃！");
    }
}

对象结构 ​

java
package com.huangjiliang.design.heima.behavior.visitor;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/12/11
 * @describe 对象结构
 */
public class Home {

    private List<Animal> nodeList = new ArrayList<>();

    public void action(Person person) {
        for (Animal animal : nodeList) {
            animal.accept(person);
        }
    }

    public void add(Animal animal) {
        nodeList.add(animal);
    }
}

客户端 ​

java
package com.huangjiliang.design.heima.behavior.visitor;

/**
 * @author 黄继良
 * @date 2022/12/11
 * @describe 描述
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Home home = new Home();
        home.add(new Dog());
        home.add(new Cat());

        Owner owner = new Owner();
        home.action(owner);

        Someone someone = new Someone();
        home.action(someone);
    }
}

优缺点 ​

优点 ​

  • 扩展性好：在不修改对象结构中的元素的情况下，为对象结构中的元素添加新的功能
  • 复用性好：通过访问者来定义整个对象结构通过的功能，从而提高复用程度
  • 分离无关行为：通过访问者来分离无关的行为，把相关的行为封装在一起，构成一个访问者，这样每一个访问者的功能都比较单一

缺点 ​

  • 对象结构变化很困难：在访问者模式中，每增加一个新的元素类，都要在每一个具体访问者类中增加相应的具体操作，这违背了”开闭原则“
  • 违反了依赖倒置原则：访问者模式依赖了具体类，而没有依赖于抽象类

使用场景 ​

  • 对象结构比较稳定，但其操作算法经常变化的程序
  • 对象结构中的对象需要提供多种不同且不相关的操作，而且要避免让这些操作的变化影响对象的结构

扩展 ​

访问者模式用到了一种双分派的技术

分派 ​

变量被声明时的类型叫做变量的静态类型，有些人又把静态类型叫做明显类型；而变量所引用的对象的真实类型又叫做变量的实际类型。比如：Map map = new HashMap(); map变量的静态类型为Map，实际类型是HashMap。根据对象的类型而对方法进行的选择，就是分派（Dispatch），分派（Dispatch）又分为两种，即静态分派和动态分派

静态分派（Static Dispatch） ​

发生在编译时期，分派根据静态类型信息发生，静态分派对于我们来说并不陌生，方法重载就是静态分派

java
public class Animal {
}

public class Dog extends Animal {
}

public class Cat extends Animal {
}
​
public class Execute {
    public void execute(Animal a) {
        System.out.println("Animal");
    }

    public void execute(Dog d) {
        System.out.println("dog");
    }

    public void execute(Cat c) {
        System.out.println("cat");
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Animal();
        Animal a1 = new Dog();
        Animal a2 = new Cat();

        Execute exe = new Execute();
        exe.execute(a);
        exe.execute(a1);
        exe.execute(a2);
    }
}

以上代码就是通过方法重载实现的静态分派

重载方法的分派是根据静态类型进行的，这个分派过程在编译时期就完成了。

动态分派（Dynamic Dispatch） ​

发生在运行时期，动态分派动态地之换掉某个方法。Java通过方法地重写支持动态分派

例

java
public class Animal {
    public void execute() {
        System.out.println("Animal");
    }
}

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("dog");
    }
}

public class Cat extends Animal {
     @Override
    public void execute() {
        System.out.println("cat");
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Dog();
        a.execute();
        
        Animal a1 = new Cat();
        a1.execute();
    }
}

上面就是通过方法地重写实现地动态分派，即多态运行对用的子类中的方法

Java编译器在编译时期并不总是知道哪些代码会被执行，因为编译器仅仅知道对象的静态类型，而不知道对象的真实类型，而方法的调用则是根据对象的真实类型，而不是静态类型。

双分派 ​

在选择一个方法的时候哦，不仅仅要根据消息接收者（receiver）的运行时区别，还要根据参数的运行时的区别

java
public class Animal {
    public void accept(Execute exe) {
        exe.execute(this);
    }
}

public class Dog extends Animal {
    public void accept(Execute exe) {
        exe.execute(this);
    }
}

public class Cat extends Animal {
    public void accept(Execute exe) {
        exe.execute(this);
    }
}

public class Execute {
    public void execute(Animal a) {
        System.out.println("animal");
    }

    public void execute(Dog d) {
        System.out.println("dog");
    }

    public void execute(Cat c) {
        System.out.println("cat");
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Animal();
        Animal d = new Dog();
        Animal c = new Cat();

        Execute exe = new Execute();
        a.accept(exe);
        d.accept(exe);
        c.accept(exe);
    }
}

以上代码：

客户端将Execute对象作为参数传递给Animal类型的变量调用的方法，这里完成第一次分派，这里是方法重写，所以是动态分派，也就是执行实际类型中的方法，同事也将自己this作为参数传递进去，这里就完成了第二次分派，这里的Execute类中有多个重载的方法，而传递进行的是this，就是具体的实际类型的对象，

双分派实现动态绑定的本质，就是在重载方法委派的前面加上了集成体系中覆盖的环节，由于覆盖的是动态的，所以重载就是动态的了。