设计模式之Visitor

Visitor定义
作用于某个对象群中各个对象的操作. 它可以使你在不改变这些对象本身的情况下,定义作用于这些对象的新操作.

在Java中,Visitor模式实际上是分离了collection结构中的元素和对这些元素进行操作的行为.

为何使用Visitor?
Java的Collection(包括Vector和Hashtable)是我们最经常使用的技术,可是Collection好象是个黑色大染缸,本来有各种鲜明类型特征的对象一旦放入后,再取出时,这些类型就消失了.那么我们势必要用If来判断,如:


Iterator iterator = collection.iterator()
while (iterator.hasNext()) {
   Object o = iterator.next();
   if (o instanceof Collection)
      messyPrintCollection((Collection)o);
   else if (o instanceof String)
      System.out.println("'"+o.toString()+"'");
   else if (o instanceof Float)
      System.out.println(o.toString()+"f");
   else
      System.out.println(o.toString());
}
在上例中,我们使用了 instanceof来判断 o的类型.

很显然,这样做的缺点代码If else if 很繁琐.我们就可以使用Visitor模式解决它.

如何使用Visitor?
针对上例,我们设计一个接口visitor访问者:

public interface Visitor
{
   public void visitCollection(Collection collection);
   public void visitString(String string);
   public void visitFloat(Float float);
}

在这个接口中,将我们认为Collection有可能的类的类型放入其中.

有了访问者,我们需要被访问者,被访问者就是我们Collection的每个元素Element,我们要为这些Element定义一个可以接受访问的接口(访问和被访问是互动的,只有访问者,被访问者如果表示不欢迎,访问者就不能访问),

我们定义这个接口叫Visitable,用来定义一个Accept操作,也就是说让Collection每个元素具备可访问性.

public interface Visitable
{
   public void accept(Visitor visitor);
}

好了,有了两个接口,我们就要定义他们的具体实现(Concrete class):

public class ConcreteElement implements Visitable
{
   private String value;
   public ConcreteElement(String string) {
      value = string;
   }
   //定义accept的具体内容 这里是很简单的一句调用
   public void accept(Visitor visitor) {
      visitor.visitString(this);
   }
}

再看看访问者的Concrete实现:

public class ConcreteVisitor implements Visitor
{
   //在本方法中,我们实现了对Collection的元素的成功访问
   public void visitCollection(Collection collection) {
      Iterator iterator = collection.iterator()
      while (iterator.hasNext()) {
         Object o = iterator.next();
         if (o instanceof Visitable)
            ((Visitable)o).accept(this);
      }

   public void visitString(String string) {
      System.out.println("'"+string+"'");
   }

   public void visitFloat(Float float) {
      System.out.println(float.toString()+"f");
   }
}

在上面的visitCollection我们实现了对Collection每个元素访问,只使用了一个判断语句,只要判断其是否可以访问.

至此,我们完成了Visitor模式基本架构.

使用Visitor模式的前提
对象群结构中(Collection) 中的对象类型很少改变,也就是说访问者的身份类型很少改变,如上面中Visitor中的类型很少改变,如果需要增加新的操作,比如上例中我们在ConcreteElement具体实现外,还需要新的ConcreteElement2 ConcreteElement3.

可见使用Visitor模式是有前提的,在两个接口Visitor和Visitable中,确保Visitor很少变化,变化的是Visitable,这样使用Visitor最方便.

如果Visitor也经常变化, 也就是说,对象群中的对象类型经常改变,一般建议是,不如在这些对象类中逐个定义操作.但是Java的Reflect技术解决了这个问题.

Reflect技术是在运行期间动态获取对象类型和方法的一种技术,具体实现参考Javaworld的英文原文.