?? 前言：本文章為瑞_系列專欄之《23種設(shè)計模式》的訪問者模式篇。本文中的部分圖和概念等資料，來源于博主學(xué)習(xí)設(shè)計模式的相關(guān)網(wǎng)站《菜鳥教程 | 設(shè)計模式》和《黑馬程序員Java設(shè)計模式詳解》，特此注明。本文中涉及到的軟件設(shè)計模式的概念、背景、優(yōu)點、分類、以及UML圖的基本知識和設(shè)計模式的6大法則等知識，建議閱讀 《瑞_23種設(shè)計模式_概述》

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??本系列 - 創(chuàng)建型模式 - 鏈接??

??單例模式：《瑞_23種設(shè)計模式_單例模式》
??工廠模式：《瑞_23種設(shè)計模式_工廠模式》
??原型模式：《瑞_23種設(shè)計模式_原型模式》
抽象工廠模式：《瑞_23種設(shè)計模式_抽象工廠模式》
?建造者模式：《瑞_23種設(shè)計模式_建造者模式》

??本系列 - 結(jié)構(gòu)型模式 - 鏈接??

??代理模式：《瑞_23種設(shè)計模式_代理模式》
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??橋接模式：《瑞_23種設(shè)計模式_橋接模式》
??外觀模式：《瑞_23種設(shè)計模式_外觀模式》
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模板方法模式：《瑞_23種設(shè)計模式_模板方法模式》
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?觀察者模式：《瑞_23種設(shè)計模式_觀察者模式》
?中介者模式：《瑞_23種設(shè)計模式_中介者模式》
?迭代器模式：《瑞_23種設(shè)計模式_迭代器模式》
?訪問者模式：《后續(xù)更新》
?備忘錄模式：《后續(xù)更新》
?解釋器模式：《后續(xù)更新》

1 訪問者模式（Visitor Pattern）

??在訪問者模式（Visitor Pattern）中，我們使用了一個訪問者類，它改變了元素類的執(zhí)行算法。通過這種方式，元素的執(zhí)行算法可以隨著訪問者改變而改變。這種類型的設(shè)計模式屬于行為型模式。根據(jù)模式，元素對象已接受訪問者對象，這樣訪問者對象就可以處理元素對象上的操作。

??瑞：行為型模式用于描述程序在運(yùn)行時復(fù)雜的流程控制，即描述多個類或?qū)ο笾g怎樣相互協(xié)作共同完成單個對象都無法單獨完成的任務(wù)，它涉及算法與對象間職責(zé)的分配。
??瑞：行為型模式分為類行為模式和對象行為模式，前者采用繼承機(jī)制來在類間分派行為，后者采用組合或聚合在對象間分配行為。由于組合關(guān)系或聚合關(guān)系比繼承關(guān)系耦合度低，滿足“合成復(fù)用原則”，所以對象行為模式比類行為模式具有更大的靈活性。

訪問者模式屬于：對象行為模式

1.1 介紹

• 意圖：主要將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)操作分離。

• 主要解決：穩(wěn)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和易變的操作耦合問題。

• 何時使用：需要對一個對象結(jié)構(gòu)中的對象進(jìn)行很多不同的并且不相關(guān)的操作，而需要避免讓這些操作"污染"這些對象的類，使用訪問者模式將這些封裝到類中。

• 如何解決：在被訪問的類里面加一個對外提供接待訪問者的接口。

• 關(guān)鍵代碼：在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)類里面有一個方法接受訪問者，將自身引用傳入訪問者。

• 應(yīng)用實例：
  ??您在朋友家做客，您是訪問者，朋友接受您的訪問，您通過朋友的描述，然后對朋友的描述做出一個判斷，這就是訪問者模式。

• 優(yōu)點：
  ??1?? 符合單一職責(zé)原則。
  ??2?? 優(yōu)秀的擴(kuò)展性。
  ??3?? 靈活性。

• 缺點：
  ??1?? 具體元素對訪問者公布細(xì)節(jié)，違反了迪米特原則。
  ??2?? 具體元素變更比較困難。
  ??3?? 違反了依賴倒置原則，依賴了具體類，沒有依賴抽象。

• 使用場景：
  ??1?? 對象結(jié)構(gòu)中對象對應(yīng)的類很少改變，但經(jīng)常需要在此對象結(jié)構(gòu)上定義新的操作。
  ??2?? 需要對一個對象結(jié)構(gòu)中的對象進(jìn)行很多不同的并且不相關(guān)的操作，而需要避免讓這些操作"污染"這些對象的類，也不希望在增加新操作時修改這些類。

• 注意事項：
  ??1?? 訪問者可以對功能進(jìn)行統(tǒng)一，可以做報表、UI、攔截器與過濾器。

1.2 概述

定義：封裝一些作用于某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的各元素的操作，它可以在不改變這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的前提下定義作用于這些元素的新的操作。

??訪問者模式的主要思想是將一些作用于某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的各元素的操作封裝起來，使得可以在不改變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的前提下定義作用于這些元素的新的操作。

??在訪問者模式中，針對系統(tǒng)中擁有固定類型數(shù)的對象結(jié)構(gòu)（元素），在其內(nèi)提供一個accept()方法來接受訪問者對象的訪問。不同的訪問者對同一個元素的訪問內(nèi)容是不同的，這使得相同的元素集合可以產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)結(jié)果。

1.3 訪問者模式的結(jié)構(gòu)

• 訪問者模式主要包含以下角色:
  ??1?? 抽象訪問者（Visitor）角色：定義了對每一個元素（Element）訪問的行為，它的參數(shù)就是可以訪問的元素，它的方法個數(shù)理論上來講與元素類個數(shù)（Element的實現(xiàn)類個數(shù)）是一樣的，從這點不難看出，訪問者模式要求元素類的個數(shù)不能改變。
  ??2?? 具體訪問者（ConcreteVisitor）角色：給出對每一個元素類訪問時所產(chǎn)生的具體行為。
  ??3?? 抽象元素（Element）角色：定義了一個接受訪問者的方法（accept），其意義是指，每一個元素都要可以被訪問者訪問。
  ??4?? 具體元素（ConcreteElement）角色： 提供接受訪問方法的具體實現(xiàn)，而這個具體的實現(xiàn)，通常情況下是使用訪問者提供的訪問該元素類的方法。
  ??5?? 對象結(jié)構(gòu)（Object Structure）角色：定義當(dāng)中所提到的對象結(jié)構(gòu)，對象結(jié)構(gòu)是一個抽象表述，具體點可以理解為一個具有容器性質(zhì)或者復(fù)合對象特性的類，它會含有一組元素（Element），并且可以迭代這些元素，供訪問者訪問。

1.4 訪問者模式的優(yōu)缺點

優(yōu)點：

• 擴(kuò)展性好
  在不修改對象結(jié)構(gòu)中的元素的情況下，為對象結(jié)構(gòu)中的元素添加新的功能。

• 復(fù)用性好
  通過訪問者來定義整個對象結(jié)構(gòu)通用的功能，從而提高復(fù)用程度。

• 分離無關(guān)行為
  通過訪問者來分離無關(guān)的行為，把相關(guān)的行為封裝在一起，構(gòu)成一個訪問者，這樣每一個訪問者的功能都比較單一。

缺點：

• 對象結(jié)構(gòu)變化很困難
  在訪問者模式中，每增加一個新的元素類，都要在每一個具體訪問者類中增加相應(yīng)的具體操作，這違背了“開閉原則”。

• 違反了依賴倒置原則
  訪問者模式依賴了具體類，而沒有依賴抽象類。

1.5 訪問者模式的使用場景

• 對象結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，但其操作算法經(jīng)常變化的程序。
• 對象結(jié)構(gòu)中的對象需要提供多種不同且不相關(guān)的操作，而且要避免讓這些操作的變化影響對象的結(jié)構(gòu)。

2 案例一

【案例】給寵物喂食

2.1 需求

??現(xiàn)在養(yǎng)寵物的人特別多，我們就以這個為例，當(dāng)然寵物還分為狗，貓等，要給寵物喂食的話，主人可以喂，其他人也可以喂食。

• 訪問者角色：給寵物喂食的人
• 具體訪問者角色：主人、其他人
• 抽象元素角色：動物抽象類
• 具體元素角色：寵物狗、寵物貓
• 結(jié)構(gòu)對象角色：主人家

??類圖如下：

2.2 代碼實現(xiàn)

??創(chuàng)建抽象訪問者接口

/**
 * 抽象訪問者角色類
 *
 * @author LiaoYuXing-Ray
 **/
public interface Person {

    // 喂食寵物狗
    void feed(Cat cat);
    // 喂食寵物貓
    void feed(Dog dog);
}

??創(chuàng)建不同的具體訪問者角色（主人和其他人），都需要實現(xiàn) Person接口

/**
 * 具體訪問者角色類(自己)
 *
 * @author LiaoYuXing-Ray
 **/
public class Owner implements Person {

    public void feed(Cat cat) {
        System.out.println("主人喂食貓");
    }

    public void feed(Dog dog) {
        System.out.println("主人喂食狗");
    }
}

/**
 * 具體訪問者角色類(其他人)
 *
 * @author LiaoYuXing-Ray
 **/
public class Someone implements Person {

    public void feed(Cat cat) {
        System.out.println("其他人喂食貓");
    }

    public void feed(Dog dog) {
        System.out.println("其他人喂食狗");
    }
}

??定義抽象節(jié)點 – 寵物

/**
 * 抽象元素角色類
 *
 * @author LiaoYuXing-Ray
 **/
public interface Animal {

    // 接受訪問者訪問的功能
    void accept(Person person);
}

??定義實現(xiàn)Animal接口的 具體節(jié)點（元素）

/**
 * 具體元素角色類（寵物貓）
 *
 * @author LiaoYuXing-Ray
 **/
public class Cat implements Animal {

    public void accept(Person person) {
        person.feed(this);
        // 訪問者給寵物貓喂食
        System.out.println("好好吃，喵喵喵。。。");
    }
}

/**
 * 具體元素角色類（寵物狗）
 *
 * @author LiaoYuXing-Ray
 **/
public class Dog implements Animal {

    public void accept(Person person) {
        person.feed(this);
        // 訪問者給寵物貓喂食
        System.out.println("好好吃，汪汪汪。。。");
    }
}

??定義對象結(jié)構(gòu)，此案例中就是主人的家

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

/**
 * 對象結(jié)構(gòu)類
 *
 * @author LiaoYuXing-Ray
 **/
public class Home {

    // 聲明一個集合對象，用來存儲元素對象
    private final List<Animal> nodeList = new ArrayList<Animal>();

    // 添加元素功能
    public void add(Animal animal) {
        nodeList.add(animal);
    }

    public void action(Person person) {
        // 遍歷集合，獲取每一個元素，讓訪問者訪問每一個元素
        for (Animal animal : nodeList) {
            animal.accept(person);
        }
    }
}

/**
 * 測試類
 *
 * @author LiaoYuXing-Ray
 **/
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建Home對象
        Home home = new Home();
        //添加元素到Home對象中
        home.add(new Dog());
        home.add(new Cat());

        // 創(chuàng)建主人對象
        Owner owner = new Owner();
        Someone someone = new Someone();

        // 讓主人喂食所有的寵物
        home.action(owner);
        home.action(someone);
    }
}

??代碼運(yùn)行結(jié)果如下：

	主人喂食狗
	好好吃，汪汪汪。。。
	主人喂食貓
	好好吃，喵喵喵。。。
	其他人喂食狗
	好好吃，汪汪汪。。。
	其他人喂食貓
	好好吃，喵喵喵。。。

3 案例二

本案例為菜鳥教程中的案例

3.1 需求

??我們將創(chuàng)建一個定義接受操作的 ComputerPart 接口。Keyboard、Mouse、Monitor 和 Computer 是實現(xiàn)了 ComputerPart 接口的實體類。我們將定義另一個接口 ComputerPartVisitor，它定義了訪問者類的操作。Computer 使用實體訪問者來執(zhí)行相應(yīng)的動作。

??VisitorPatternDemo，我們的演示類使用 Computer、ComputerPartVisitor 類來演示訪問者模式的用法。

3.2 代碼實現(xiàn)

步驟 1

??定義一個表示元素的接口。

public interface ComputerPart {
   public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor);
}

步驟 2

??創(chuàng)建擴(kuò)展了上述類的實體類。

public class Keyboard  implements ComputerPart {
 
   @Override
   public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
      computerPartVisitor.visit(this);
   }
}

public class Monitor  implements ComputerPart {
 
   @Override
   public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
      computerPartVisitor.visit(this);
   }
}

public class Mouse  implements ComputerPart {
 
   @Override
   public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
      computerPartVisitor.visit(this);
   }
}

public class Computer implements ComputerPart {
   
   ComputerPart[] parts;
 
   public Computer(){
      parts = new ComputerPart[] {new Mouse(), new Keyboard(), new Monitor()};      
   } 
 
 
   @Override
   public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
      for (int i = 0; i < parts.length; i++) {
         parts[i].accept(computerPartVisitor);
      }
      computerPartVisitor.visit(this);
   }
}

步驟 3

??定義一個表示訪問者的接口。

public interface ComputerPartVisitor {
   public void visit(Computer computer);
   public void visit(Mouse mouse);
   public void visit(Keyboard keyboard);
   public void visit(Monitor monitor);
}

步驟 4

??創(chuàng)建實現(xiàn)了上述類的實體訪問者。

public class ComputerPartDisplayVisitor implements ComputerPartVisitor {
 
   @Override
   public void visit(Computer computer) {
      System.out.println("Displaying Computer.");
   }
 
   @Override
   public void visit(Mouse mouse) {
      System.out.println("Displaying Mouse.");
   }
 
   @Override
   public void visit(Keyboard keyboard) {
      System.out.println("Displaying Keyboard.");
   }
 
   @Override
   public void visit(Monitor monitor) {
      System.out.println("Displaying Monitor.");
   }
}

步驟 5

??使用 ComputerPartDisplayVisitor 來顯示 Computer 的組成部分。

public class VisitorPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      ComputerPart computer = new Computer();
      computer.accept(new ComputerPartDisplayVisitor());
   }
}

步驟 6

??執(zhí)行程序，輸出結(jié)果：

	Displaying Mouse.
	Displaying Keyboard.
	Displaying Monitor.
	Displaying Computer.

4 拓展——雙分派

訪問者模式用到了一種雙分派的技術(shù)。

4.1 分派

??變量被聲明時的類型叫做變量的靜態(tài)類型，有些人又把靜態(tài)類型叫做明顯類型；而變量所引用的對象的真實類型又叫做變量的實際類型。比如 Map map = new HashMap() ，map變量的靜態(tài)類型是 Map ，實際類型是 HashMap 。根據(jù)對象的類型而對方法進(jìn)行的選擇，就是分派(Dispatch)，分派(Dispatch)又分為兩種，即靜態(tài)分派和動態(tài)分派。

• 靜態(tài)分派(Static Dispatch) ：發(fā)生在編譯時期，分派根據(jù)靜態(tài)類型信息發(fā)生。靜態(tài)分派對于我們來說并不陌生，方法重載就是靜態(tài)分派。

• 動態(tài)分派(Dynamic Dispatch)： 發(fā)生在運(yùn)行時期，動態(tài)分派動態(tài)地置換掉某個方法。Java通過方法的重寫（多態(tài)）支持動態(tài)分派。

4.2 動態(tài)分派（多態(tài)）

通過方法的重寫（多態(tài)）支持動態(tài)分派。

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();
    }
}

??執(zhí)行程序，輸出結(jié)果：

	dog
	cat

??上面代碼的結(jié)果大家應(yīng)該直接可以說出來，這不就是多態(tài)嗎！運(yùn)行執(zhí)行的是子類中的方法。

??Java編譯器在編譯時期并不總是知道哪些代碼會被執(zhí)行，因為編譯器僅僅知道對象的靜態(tài)類型，而不知道對象的真實類型；而方法的調(diào)用則是根據(jù)對象的真實類型，而不是靜態(tài)類型。

4.3 靜態(tài)分派（重載）

通過方法重載支持靜態(tài)分派。

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);
    }
}

??執(zhí)行程序，輸出結(jié)果：

	Animal
	Animal
	Animal

??這個結(jié)果可能出乎一些你的意料了吧~

??因為重載方法的分派是根據(jù)靜態(tài)類型進(jìn)行的，這個分派過程在編譯時期就完成了。

4.4 雙分派

所謂雙分派技術(shù)就是在選擇一個方法的時候，不僅僅要根據(jù)消息接收者（receiver）的運(yùn)行時區(qū)別，還要根據(jù)參數(shù)的運(yùn)行時區(qū)別。

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);
    }
}

??在上面代碼中，客戶端將 Execute 對象做為參數(shù)傳遞給 Animal 類型的變量調(diào)用的方法，這里完成第一次分派，這里是方法重寫，所以是動態(tài)分派，也就是執(zhí)行實際類型中的方法，同時也將自己this作為參數(shù)傳遞進(jìn)去，這里就完成了第二次分派，這里的 Execute 類中有多個重載的方法，而傳遞進(jìn)行的是this，就是具體的實際類型的對象。

??說到這里，我們已經(jīng)明白雙分派是怎么回事了，但是它有什么效果呢？就是可以實現(xiàn)方法的動態(tài)綁定，我們可以對上面的程序進(jìn)行修改。運(yùn)行結(jié)果如下：

??執(zhí)行程序，輸出結(jié)果：

	animal
	dog
	cat

雙分派實現(xiàn)動態(tài)綁定的本質(zhì)，就是在重載方法委派的前面加上了繼承體系中覆蓋的環(huán)節(jié)，由于覆蓋是動態(tài)的，所以重載就是動態(tài)的了

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