簡說設計模式——訪問者模式

一、什么是訪問者模式

　　訪問者模式是一個相對比較簡單，但結構又稍顯復雜的模式，它講的是表示一個作用於某對象結構中的各元素的操作，它使你可以在不改變各元素的類的前提下定義作用於這些元素的新操作。例如，你在朋友家做客，你是訪問者，朋友接收你的訪問，你通過朋友的描述，然后對朋友的描述做出一個判斷，這就是訪問者模式。

　　訪問者模式（Visitor），封裝一些作用於某種數據結構的各元素的操作，它可以在不改變數據結構的前提下定義作用於這些元素的新的操作。UML結構圖如下：

　　其中，Visitor是抽象訪問者，為該對象結構中ConcreteElement的每一個類聲明一個Visit操作；ConcreteVisitor是具體訪問者，實現每個由visitor聲明的操作，是每個操作實現算法的一部分，而該算法片段是對應於結構中對象的類；ObjectStructure為能枚舉它的元素，可以提供一個高層的接口以允許訪問者訪問它的元素；Element定義了一個Accept操作，它以一個訪問者為參數；ConcreteElement為具體元素，實現Accept操作。

　　1. 抽象訪問者

　　此處可為抽象類或接口，用於聲明訪問者可以訪問哪些元素，具體到程序中就是visit方法的參數定義哪些對象是可以被訪問的。

public abstract class Visitor {
    
    public abstract void visitConcreteElementA(ConcreteElementA concreteElementA);
    
    public abstract void visitConcreteElementB(ConcreteElementB concreteElementB);

}

　　2. 具體訪問者

　　影響訪問者訪問到一個類后該干什么、怎么干。這里以ConcreteVisitor1為例，ConcreteVisitor2就不再贅述了。

public class ConcreteVisitor1 extends Visitor {

    @Override
    public void visitConcreteElementA(ConcreteElementA concreteElementA) {
        System.out.println(concreteElementA.getClass().getName() + " 被 " + this.getClass().getName() + " 訪問");
    }

    @Override
    public void visitConcreteElementB(ConcreteElementB concreteElementB) {
        System.out.println(concreteElementB.getClass().getName() + " 被 " + this.getClass().getName() + " 訪問");
    }

}

　　3. 抽象元素

　　此處為接口后抽象類，用於聲明接受哪一類訪問者訪問，程序上是通過accpet方法中的參數來定義的。

　　抽象元素有兩類方法，一是本身的業務邏輯，也就是元素作為一個業務處理單元必須完成的職責；另外一個是允許哪一個訪問者來訪問。這里只聲明的第二類即accept方法。

public abstract class Element {
    
    public abstract void accept(Visitor visitor);

}

　　4. 具體元素

　　實現accept方法，通常是visitor.visit(this)。這里以ConcreteElementA為例，ConcreteElementB就不再贅述了。

public class ConcreteElementA extends Element {

    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visitConcreteElementA(this);
    }
    
    //其它方法
    public void operationA() {
        
    }

}

　　5. 結構對象

　　元素生產者，一般容納在多個不同類、不同接口的容器，如List、Set、Map等，在項目中，一般很少抽象出這個角色。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Element> elements = new LinkedList<>();
    
    public void attach(Element element) {
        elements.add(element);
    }
    
    public void detach(Element element) {
        elements.remove(element);
    }
    
    public void accept(Visitor visitor) {
        for (Element element : elements) {
            element.accept(visitor);
        }
    }

}

　　6. Client客戶端

　　我們通過以下場景模擬一下訪問者模式。

public class Client {
    
    public static void main(String[] args) {
        ObjectStructure objectStructure = new ObjectStructure();
        
        objectStructure.attach(new ConcreteElementA());
        objectStructure.attach(new ConcreteElementB());
        
        ConcreteVisitor1 visitor1 = new ConcreteVisitor1();
        ConcreteVisitor2 visitor2 = new ConcreteVisitor2();
        
        objectStructure.accept(visitor1);
        objectStructure.accept(visitor2);
    }
    
}

　　運行結果如下：

　　

二、訪問者模式的應用

　　1. 何時使用

• 需要對一個對象結構中的對象進行很多不同的並且不相關的操作，而需要避免讓這些操作“污染”這些對象的類時

　　2. 方法

• 在被訪問的類里面添加一個對外提供接待訪問者的接口

　　3. 優點

• 符合單一職責原則
• 優秀的擴展性
• 靈活性非常高

　　4. 缺點

• 具體元素對訪問者公布細節，也就是說訪問者關注了其他類的內部細節，這是迪米特法則所不建議的
• 具體元素變更比較困難
• 違背了依賴倒轉原則。訪問者依賴的是具體元素，而不是抽象元素

　　5. 使用場景

• 一個對象結構包含很多類對象，它們有不同的接口，而你想對這些對象實施一些依賴與其具體類的操作，也就是用迭代器模式已經不能勝任的情景
• 需要對一個對結構中的對象進行很多不同並且不相關的操作，而你想避免讓這些操作“污染”這些對象

　　6. 目的

• 把處理從數據結構分離出來

　　7. 應用實例

• 人類只分為男人和女人，這個性別分類是穩定的，可以在狀態類中，增加“男人反應”和“女人反應”兩個方法，方法個數是穩定的，不會很容易發生變化
• 你在朋友家做客，你是訪問者，朋友接受你的訪問，你通過朋友的描述，然后對朋友的描述做出一個判斷

　　8. 注意事項

• 訪問者可以對功能進行統一，可以做報表、UI、攔截器與過濾器
• 訪問者模式適用於數據結構相對穩定的系統

三、訪問者模式的實現

　　下面就以上述應用實例中的人類分為男人和女人這個例子來實現訪問者模式。UML圖如下：

　　1. Action

　　抽象的狀態類，主要聲明以下兩個方法。

　　這里的關鍵在於人只分男人和女人，這個性別的分類是穩定的，所以可以在狀態類中，增加“男人反應”和“女人反應”兩個方法，方法個數是穩定的，不會容易發生變化。

public abstract class Action {
    
    //得到男人的結論或反應
    public abstract void getManConclusion(Man man);
    
    //得到女人的結論或反應
    public abstract void getWomanConclusion(Woman woman);

}

　　2. Person

　　人的抽象類。只有一個“接受”的抽象方法，它是用來獲得“狀態”對象的。

public abstract class Person {
    
    //接受
    public abstract void accept(Action action);

}

　　3. Action類的具體實現類

　　這里以成功類（Success）為例，失敗類（Fail）同理。

public class Success extends Action {

    @Override
    public void getManConclusion(Man man) {
        System.out.println("男人成功...");
    }

    @Override
    public void getWomanConclusion(Woman woman) {
        System.out.println("女人成功...");
    }

}

　　4. Person類的具體實現類

　　這里以男人類（Man）為例，女人類（Woman）同理。

　　這里用到了雙分派，即首先在客戶程序中將具體狀態作為參數傳遞給Man類完成了一次分派，然后Man類調用作為參數的“具體方法”中的方法getManConclusion()，同時將自己（this）作為參數傳遞進去，這便完成了第二次分派。accept方法就是一個雙分派操作，它得到執行的操作不僅決定於Action類的具體狀態，還決定於它訪問的Person的類別。

public class Man extends Person {

    @Override
    public void accept(Action action) {
        action.getManConclusion(this);
    }

}

　　5. 結構對象

public class ObjectStructure {
    
    private List<Person> elements = new LinkedList<>();
    
    //增加
    public void attach(Person person) {
        elements.add(person);
    }
    
    //移除
    public void detach(Person person) {
        elements.remove(person);
    }
    
    //查看顯示
    public void display(Action action) {
        for (Person person : elements) {
            person.accept(action);
        }
    }

}

　　6. Client客戶端

public class Client {
    
    public static void main(String[] args) {
        ObjectStructure objectStructure = new ObjectStructure();
        
        objectStructure.attach(new Man());
        objectStructure.attach(new Woman());
        
        //成功
        Success success = new Success();
        objectStructure.display(success);
        
        //失敗
        Failing failing = new Failing();
        objectStructure.display(failing);
    }

}

　　運行結果如下：

　　

四、雙分派

　　上面提到了雙分派，所謂雙分派是指不管類怎么變化，我們都能找到期望的方法運行。雙分派意味着得到執行的操作取決於請求的種類和兩個接收者的類型。

　　以上述實例為例，假設我們要添加一個Marray的狀態類來考察Man類和Woman類的反應，由於使用了雙分派，只需增加一個Action子類即可在客戶端調用來查看，不需要改動任何其他類的代碼。

　　而單分派語言處理一個操作是根據請求者的名稱和接收到的參數決定的，在Java中有靜態綁定和動態綁定之說，它的實現是依據重載和重寫實現的。值得一提的是，Java是一個支持雙分派的單分派語言。

 

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