java訪問者模式的靜態(tài)動態(tài)及偽動態(tài)分派實例分析

今天小編給大家分享一下java訪問者模式的靜態(tài)動態(tài)及偽動態(tài)分派實例分析的相關(guān)知識點，內(nèi)容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

1　使用訪問者模式實現(xiàn)KPI考核的場景

每到年底，管理層就要開始評定員工一年的工作績效，員工分為工程師和經(jīng)理；管理層有CEO和CTO。那么CTO關(guān)注工程師的代碼量、經(jīng)理的新產(chǎn)品數(shù)量；CEO關(guān)注工程師的KPI、經(jīng)理的KPI及新產(chǎn)品數(shù)量。

由于CEO和CTO對于不同的員工的關(guān)注點是不一樣的，這就需要對不同的員工類型進行不同的處理。此時，訪問者模式可以派上用場了，來看代碼。

//員工基類
public abstract class Employee {
    public String name;
    public int kpi;//員工KPI
    public Employee(String name) {
        this.name = name;
        kpi = new Random().nextInt(10);
    }
    //核心方法，接受訪問者的訪問
    public abstract void accept(IVisitor visitor);
}

Employee類定義了員工基本信息及一個accept()方法，accept()方法表示接受訪問者的訪問，由具體的子類來實現(xiàn)。訪問者是一個接口，傳入不同的實現(xiàn)類，可訪問不同的數(shù)據(jù)。下面看工程師Engineer類的代碼。

//工程師
public class Engineer extends Employee {
    public Engineer(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void accept(IVisitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    //工程師一年的代碼量
    public int getCodeLines() {
        return new Random().nextInt(10 * 10000);
    }
}

經(jīng)理Manager類的代碼如下。

//經(jīng)理
public class Manager extends Employee {
    public Manager(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void accept(IVisitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    //一年做的新產(chǎn)品數(shù)量
    public int getProducts() {
        return new Random().nextInt(10);
    }
}

工程師被考核的是代碼量，經(jīng)理被考核的是新產(chǎn)品數(shù)量，二者的職責不一樣。也正是因為有這樣的差異性，才使得訪問模式能夠在這個場景下發(fā)揮作用。Employee、Engineer、Manager 3個類型相當于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這些類型相對穩(wěn)定，不會發(fā)生變化。

將這些員工添加到一個業(yè)務(wù)報表類中，公司高層可以通過該報表類的showReport()方法查看所有員工的業(yè)績，代碼如下。

//員工業(yè)務(wù)報表類
public class BusinessReport {
    private List<Employee> employees = new LinkedList<Employee>();
    public BusinessReport() {
        employees.add(new Manager("經(jīng)理-A"));
        employees.add(new Engineer("工程師-A"));
        employees.add(new Engineer("工程師-B"));
        employees.add(new Engineer("工程師-C"));
        employees.add(new Manager("經(jīng)理-B"));
        employees.add(new Engineer("工程師-D"));
    }
    /**
     * 為訪問者展示報表
     * @param visitor 公司高層，如CEO、CTO
     */
    public void showReport(IVisitor visitor) {
        for (Employee employee : employees) {
            employee.accept(visitor);
        }
    }
}

下面來看訪問者類型的定義，訪問者聲明了兩個visit()方法，分別對工程師和經(jīng)理訪問，代碼如下。

public interface IVisitor {
    //訪問工程師類型
    void visit(Engineer engineer);
    //訪問經(jīng)理類型
    void visit(Manager manager);
}

上面代碼定義了一個IVisitor接口，該接口有兩個visit()方法，參數(shù)分別是Engineer和Manager，也就是說對于Engineer和Manager的訪問會調(diào)用兩個不同的方法，以此達到差異化處理的目的。這兩個訪問者具體的實現(xiàn)類為CEOVisitor類和CTOVisitor類。首先來看CEOVisitor類的代碼。

//CEO訪問者
public class CEOVisitor implements IVisitor {
    public void visit(Engineer engineer) {
        System.out.println("工程師: " + engineer.name + ", KPI: " + engineer.kpi);
    }
    public void visit(Manager manager) {
        System.out.println("經(jīng)理: " + manager.name + ", KPI: " + manager.kpi +
                ", 新產(chǎn)品數(shù)量: " + manager.getProducts());
    }
}

在CEO的訪問者中，CEO關(guān)注工程師的KPI、經(jīng)理的KPI和新產(chǎn)品數(shù)量，通過兩個visit()方法分別進行處理。如果不使用訪問者模式，只通過一個visit()方法進行處理，則需要在這個visit()方法中進行判斷，然后分別處理，代碼如下。

public class ReportUtil {
    public void visit(Employee employee) {
        if (employee instanceof Manager) {
            Manager manager = (Manager) employee;
            System.out.println("經(jīng)理: " + manager.name + ", KPI: " + manager.kpi +
                    ", 新產(chǎn)品數(shù)量: " + manager.getProducts());
        } else if (employee instanceof Engineer) {
            Engineer engineer = (Engineer) employee;
            System.out.println("工程師: " + engineer.name + ", KPI: " + engineer.kpi);
        }
    }
}

這就導致了if...else邏輯的嵌套及類型的強制轉(zhuǎn)換，難以擴展和維護，當類型較多時，這個ReportUtil就會很復雜。而使用訪問者模式，通過同一個函數(shù)對不同的元素類型進行相應(yīng)處理，使結(jié)構(gòu)更加清晰、靈活性更高。然后添加一個CTO的訪問者類CTOVisitor。

public class CTOVisitor implements IVisitor {
    public void visit(Engineer engineer) {
        System.out.println("工程師: " + engineer.name + ", 代碼行數(shù): " + engineer.getCodeLines());
    }
    public void visit(Manager manager) {
        System.out.println("經(jīng)理: " + manager.name + ", 產(chǎn)品數(shù)量: " + manager.getProducts());
    }
}

重載的visit()方法會對元素進行不同的操作，而通過注入不同的訪問者又可以替換掉訪問者的具體實現(xiàn)，使得對元素的操作變得更靈活，可擴展性更高，同時，消除了類型轉(zhuǎn)換、if...else等“丑陋”的代碼。

客戶端測試代碼如下。

public static void main(String[] args) {
        //構(gòu)建報表
        BusinessReport report = new BusinessReport();
        System.out.println("=========== CEO看報表 ===========");
        report.showReport(new CEOVisitor());
        System.out.println("=========== CTO看報表 ===========");
        report.showReport(new CTOVisitor());
}

運行結(jié)果如下圖所示。

file

在上述案例中，Employee扮演了Element角色，Engineer和Manager都是 ConcreteElement，CEOVisitor和CTOVisitor都是具體的Visitor對象，BusinessReport就是ObjectStructure。

訪問者模式最大的優(yōu)點就是增加訪問者非常容易，從代碼中可以看到，如果要增加一個訪問者，則只要新實現(xiàn)一個訪問者接口的類，從而達到數(shù)據(jù)對象與數(shù)據(jù)操作相分離的效果。如果不使用訪問者模式，而又不想對不同的元素進行不同的操作，則必定需要使用if...else和類型轉(zhuǎn)換，這使得代碼難以升級維護。

我們要根據(jù)具體情況來評估是否適合使用訪問者模式。例如，對象結(jié)構(gòu)是否足夠穩(wěn)定，是否需要經(jīng)常定義新的操作，使用訪問者模式是否能優(yōu)化代碼，而不使代碼變得更復雜。

2　從靜態(tài)分派到動態(tài)分派

變量被聲明時的類型叫作變量的靜態(tài)類型（Static Type），有些人又把靜態(tài)類型叫作明顯類型（Apparent Type）；而變量所引用的對象的真實類型又叫作變量的實際類型（Actual Type）。比如：

List list = null;
list = new ArrayList();

上面代碼聲明了一個變量list，它的靜態(tài)類型（也叫作明顯類型）是List，而它的實際類型是ArrayList。根據(jù)對象的類型對方法進行的選擇，就是分派（Dispatch）。分派又分為兩種，即靜態(tài)分派和動態(tài)分派。

2.1 靜態(tài)分派

靜態(tài)分派（Static Dispatch）就是按照變量的靜態(tài)類型進行分派，從而確定方法的執(zhí)行版本，靜態(tài)分派在編譯期就可以確定方法的版本。而靜態(tài)分派最典型的應(yīng)用就是方法重載，來看下面的代碼。

public class Main {
    public void test(String string){
        System.out.println("string");
    }
    public void test(Integer integer){
        System.out.println("integer");
    }
    public static void main(String[] args) {
        String string = "1";
        Integer integer = 1;
        Main main = new Main();
        main.test(integer);
        main.test(string);
    }
}

在靜態(tài)分派判斷的時候，根據(jù)多個判斷依據(jù)（即參數(shù)類型和個數(shù)）判斷出方法的版本，這就是多分派的概念，因為我們有一個以上的考量標準，所以Java是靜態(tài)多分派的語言。

2.2 動態(tài)分派

對于動態(tài)分派，與靜態(tài)分派相反，它不是在編譯期確定的方法版本，而是在運行時才能確定的。而動態(tài)分派最典型的應(yīng)用就是多態(tài)的特性。舉個例子，來看下面的代碼。

interface Person{
    void test();
}
class Man implements Person{
    public void test(){
        System.out.println("男人");
    }
}
class Woman implements Person{
    public void test(){
        System.out.println("女人");
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person man = new Man();
        Person woman = new Woman();
        man.test();
        woman.test();
    }
}

這段代碼的輸出結(jié)果為依次打印男人和女人，然而這里的test()方法版本，無法根據(jù)Man和Woman的靜態(tài)類型判斷，他們的靜態(tài)類型都是Person接口，根本無從判斷。

顯然，產(chǎn)生這樣的輸出結(jié)果，就是因為test()方法的版本是在運行時判斷的，這就是動態(tài)分派。

動態(tài)分派判斷的方法是在運行時獲取Man和Woman的實際引用類型，再確定方法的版本，而由于此時判斷的依據(jù)只是實際引用類型，只有一個判斷依據(jù)，所以這就是單分派的概念，這時考量標準只有一個，即變量的實際引用類型。相應(yīng)地，這說明Java是動態(tài)單分派的語言。

3　訪問者模式中的偽動態(tài)分派

通過前面的分析，我們知道Java是靜態(tài)多分派、動態(tài)單分派的語言。Java底層不支持動態(tài)雙分派。但是通過使用設(shè)計模式，也可以在Java里實現(xiàn)偽動態(tài)雙分派。在訪問者模式中使用的就是偽動態(tài)雙分派。所謂動態(tài)雙分派就是在運行時依據(jù)兩個實際類型去判斷一個方法的運行行為，而訪問者模式實現(xiàn)的手段是進行兩次動態(tài)單分派來達到這個效果。

還是回到前面的KPI考核業(yè)務(wù)場景中，BusinessReport類中的showReport()方法的代碼如下。

public void showReport(IVisitor visitor) {
        for (Employee employee : employees) {
            employee.accept(visitor);
        }
}

這里依據(jù)Employee和IVisitor兩個實際類型決定了showReport()方法的執(zhí)行結(jié)果，從而決定了accept()方法的動作。

accept()方法的調(diào)用過程分析如下。

（1）當調(diào)用accept()方法時，根據(jù)Employee的實際類型決定是調(diào)用Engineer還是Manager的accept()方法。

（2）這時accept()方法的版本已經(jīng)確定，假如是Engineer，則它的accept()方法調(diào)用下面這行代碼。

    public void accept(IVisitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }		

此時的this是Engineer類型，因此對應(yīng)的是IVisitor接口的visit(Engineer engineer)方法，此時需要再根據(jù)訪問者的實際類型確定visit()方法的版本，如此一來，就完成了動態(tài)雙分派的過程。

以上過程通過兩次動態(tài)雙分派，第一次對accept()方法進行動態(tài)分派，第二次對訪問者的visit()方法進行動態(tài)分派，從而達到根據(jù)兩個實際類型確定一個方法的行為的效果。

而原本的做法通常是傳入一個接口，直接使用該接口的方法，此為動態(tài)單分派，就像策略模式一樣。在這里，showReport()方法傳入的訪問者接口并不是直接調(diào)用自己的visit()方法，而是通過Employee的實際類型先動態(tài)分派一次，然后在分派后確定的方法版本里進行自己的動態(tài)分派。

注：這里確定accept(IVisitor visitor)方法是由靜態(tài)分派決定的，所以這個并不在此次動態(tài)雙分派的范疇內(nèi)，而且靜態(tài)分派是在編譯期完成的，所以accept(IVisitor visitor)方法的靜態(tài)分派與訪問者模式的動態(tài)雙分派并沒有任何關(guān)系。動態(tài)雙分派說到底還是動態(tài)分派，是在運行時發(fā)生的，它與靜態(tài)分派有著本質(zhì)上的區(qū)別，不可以說一次動態(tài)分派加一次靜態(tài)分派就是動態(tài)雙分派，而且訪問者模式的雙分派本身也是另有所指。

而this的類型不是動態(tài)分派確定的，把它寫在哪個類中，它的靜態(tài)類型就是哪個類，這是在編譯期就確定的，不確定的是它的實際類型，請小伙伴們也要區(qū)分開來。

4　訪問者模式在JDK源碼中的應(yīng)用

首先來看JDK的NIO模塊下的FileVisitor接口，它提供了遞歸遍歷文件樹的支持。這個接口上的方法表示了遍歷過程中的關(guān)鍵過程，允許在文件被訪問、目錄將被訪問、目錄已被訪問、發(fā)生錯誤等過程中進行控制。換句話說，這個接口在文件被訪問前、訪問中和訪問后，以及產(chǎn)生錯誤的時候都有相應(yīng)的鉤子程序進行處理。

調(diào)用FileVisitor中的方法，會返回訪問結(jié)果的FileVisitResult對象值，用于決定當前操作完成后接下來該如何處理。FileVisitResult的標準返回值存放在FileVisitResult枚舉類型中，代碼如下。

public interface FileVisitor<T> {
    FileVisitResult preVisitDirectory(T dir, BasicFileAttributes attrs)
        throws IOException;
    FileVisitResult visitFile(T file, BasicFileAttributes attrs)
        throws IOException;
    FileVisitResult visitFileFailed(T file, IOException exc)
        throws IOException;
    FileVisitResult postVisitDirectory(T dir, IOException exc)
        throws IOException;
}

（1）FileVisitResult.CONTINUE：這個訪問結(jié)果表示當前的遍歷過程將會繼續(xù)。

（2）FileVisitResult.SKIP_SIBLINGS：這個訪問結(jié)果表示當前的遍歷過程將會繼續(xù)，但是要忽略當前文件/目錄的兄弟節(jié)點。

（3）FileVisitResult.SKIP_SUBTREE：這個訪問結(jié)果表示當前的遍歷過程將會繼續(xù)，但是要忽略當前目錄下的所有節(jié)點。

（4）FileVisitResult.TERMINATE：這個訪問結(jié)果表示當前的遍歷過程將會停止。

通過訪問者去遍歷文件樹會比較方便，比如查找文件夾內(nèi)符合某個條件的文件或者某一天內(nèi)所創(chuàng)建的文件，這個類中都提供了相對應(yīng)的方法。它的實現(xiàn)其實也非常簡單，代碼如下。

public class SimpleFileVisitor<T> implements FileVisitor<T> {
    protected SimpleFileVisitor() {
    }
    @Override
    public FileVisitResult preVisitDirectory(T dir, BasicFileAttributes attrs)
        throws IOException
    {
        Objects.requireNonNull(dir);
        Objects.requireNonNull(attrs);
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }
    @Override
    public FileVisitResult visitFile(T file, BasicFileAttributes attrs)
        throws IOException
    {
        Objects.requireNonNull(file);
        Objects.requireNonNull(attrs);
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }
    @Override
    public FileVisitResult visitFileFailed(T file, IOException exc)
        throws IOException
    {
        Objects.requireNonNull(file);
        throw exc;
    }
    @Override
    public FileVisitResult postVisitDirectory(T dir, IOException exc)
        throws IOException
    {
        Objects.requireNonNull(dir);
        if (exc != null)
            throw exc;
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }
}

5　訪問者模式在Spring源碼中的應(yīng)用

再來看訪問者模式在Spring中的應(yīng)用，Spring IoC中有個BeanDefinitionVisitor類，其中有一個visitBeanDefinition()方法，源碼如下。

public class BeanDefinitionVisitor {
	@Nullable
	private StringValueResolver valueResolver;

	public BeanDefinitionVisitor(StringValueResolver valueResolver) {
		Assert.notNull(valueResolver, "StringValueResolver must not be null");
		this.valueResolver = valueResolver;
	}
	protected BeanDefinitionVisitor() {
	}
	public void visitBeanDefinition(BeanDefinition beanDefinition) {
		visitParentName(beanDefinition);
		visitBeanClassName(beanDefinition);
		visitFactoryBeanName(beanDefinition);
		visitFactoryMethodName(beanDefinition);
		visitScope(beanDefinition);
		if (beanDefinition.hasPropertyValues()) {
			visitPropertyValues(beanDefinition.getPropertyValues());
		}
		if (beanDefinition.hasConstructorArgumentValues()) {
			ConstructorArgumentValues cas = beanDefinition.getConstructorArgumentValues();
			visitIndexedArgumentValues(cas.getIndexedArgumentValues());
			visitGenericArgumentValues(cas.getGenericArgumentValues());
		}
	}
	...
}

我們看到，在visitBeanDefinition()方法中，訪問了其他數(shù)據(jù)，比如父類的名字、自己的類名、在IoC容器中的名稱等各種信息。

以上就是“java訪問者模式的靜態(tài)動態(tài)及偽動態(tài)分派實例分析”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家閱讀完這篇文章都有很大的收獲，小編每天都會為大家更新不同的知識，如果還想學習更多的知識，請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。