[设计模式笔记]三. 行为型模式--25. Visitor模式(访问者)对象行为型模式(一)

行为型模式--Visitor(访问者)对象行为型模式

一. 意图

         表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作. 它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作..

         使用Visitor模式, 必须定义两个类层次: 一个对应于接受操作的元素层次, 另一个对应于定义对元素的操作的访问者层次(元素访问者). 给访问者类层次增加一个新的子类即可创建一个新的操作.

二. 适用性

1. 一个对象结构包含很多类对象, 它们有不同的接口, 而你想对这些对象实施一些依赖于其具体类的操作.

2. 需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作, 而你想避免让这些操作"污染"这些对象的类. Visitor使得你可以将相关的操作集中起来定义在一个类中. 当该对象结构被很多应用共享时, 用Visitor模式让每个应用仅包含需要用到的操作. 

3. 定义对象结构的类很少改变, 但经常需要在此结构上定义新的操作. 改变对象结构类需要重定义对所有访问者的接口, 这可能需要很大的代价. 如果对象结构类经常改变, 那么可能还是在这些类中定义这些操作较好.

三. 模式结构

图1 

四. 角色说明

Visitor(访问者)

—为该对象结构中ConcreteElement的每一个类声明一个Visit操作. 该操作的名字和特征标识了发送Visit请求给该访问者的那个类. 这使得访问者可以确定正被访问元素的具体的类. 这样访问者就可以通过该元素的特定接口直接访问它.

ConcreteVisitor(具体访问者)

—实现每个由Visitor声明的操作. 每个操作实现本算法的一部分, 而该算法片断乃是对应于结构中对象的类. ConcreteVisitor为该算法提供了上下文并存储它的局部状态. 这一状态常常在遍历该结构的过程中累积结果.

Element(元素)

—定义一个Accept操作, 它以一个访问者为参数.

ConcreteElement(具体元素)

—实现Accept操作, 该操作以一个访问者为参数. 

ObjectStructure(对象结构)

—能枚举它的元素.

—可以提供一个高层的接口以允许该访问者访问它的元素.

—可以是一个复合(Composite)或是一个集合, 如一个列表或一个无序集合.

协作



图2

        一个使用Visitor模式的客户必须创建一个ConcreteVisitor对象, 然后遍历该对象结构, 并用该访问者访问每一个元素.

        当一个元素被访问时, 它调用对应于它的类的Visitor操作. 如果必要, 该元素将自身作为这个操作的一个参数以便该访问者访问它的状态.

五. 说明

假设ObjectStruct对象中有ConcreteElementA对象和ConcreteElementB对象. 

1. 访问者模式使得易于增加新的操作 访问者使得增加依赖于复杂对象结构的构件的操作变得容易了. 仅需增加一个新的访问者即可在一个对象结构上定义一个新的操作. 相反, 如果每个功能都分散在多个类之上的话, 定义新的操作时必须修改每一类.

(例如现在要在ObjectStruct 对象上增加新的操作, 如果不使用Visitor模式的话, 那就需要修改ConcreteElementA类和ConcreteElementB类,  而使用Visitor模式的话, 只需要增加一个具体Visitor类, 并且在这个具体Visitor类中对应的方法VisitConcreteElementA(ConcreteElementA)和VisitConcreteElementB(ConcreteElementB)中增加相关的操作)(实践证明, 在原有代码上进行需求修改的话, 通常情况下, 增加代码付出的代价要比修改代码付出的代价要小)

2. 访问者集中相关的操作而分离无关的操作 相关的行为不是分布在定义该对象结构的各个类上, 而是集中在一个访问者中. 无关行为却被分别放在它们各自的访问者子类中. 这就既简化了这些元素的类, 也简化了在这些访问者中定义的算法. 所有与它的算法相关的数据结构都可以被隐藏在访问者中.

3. 增加新的ConcreteElement类很困难 Visitor模式使得难以增加新的Element的子类. 每添加一个新的ConcreteElement都要在Vistor中添加一个新的抽象操作, 并在每一个ConcretVisitor类中实现相应的操作. 所以在应用访问者模式时考虑关键的问题是系统的哪个部分会经常变化, 是作用于对象结构上的算法呢还是构成该结构的各个对象的类. 如果老是有新的ConcretElement类加入进来的话, Vistor类层次将变得难以维护. 在这种情况下, 直接在构成该结构的类中定义这些操作可能更容易一些. 如果Element类层次是稳定的, 而你不断地增加操作获修改算法, 访问者模式可以帮助你管理这些改动.

(在Visitor层次上, 如果你是横向修改的话(也就是增加具体Visitor)是简单的, 而如果是纵向修改的话(也就是增加具体Element)是困难的).

4. 通过类层次进行访问一个迭代器(Iterator模式)可以通过调用节点对象的特定操作来遍历整个对象结构, 同时访问这些对象. 但是迭代器不能对具有不同元素类型的对象结构进行操作.

5. 累积状态 当访问者访问对象结构中的每一个元素时, 它可能会累积状态. 如果没有访问者, 这一状态将作为额外的参数传递给进行遍历的操作, 或者定义为全局变量. 

6. 破坏封装 访问者方法假定ConcreteElement接口的功能足够强, 足以让访问者进行它们的工作. 结果是, 该模式常常迫使你提供访问元素内部状态的公共操作, 这可能会破坏它的封装性.

六. 相关模式

访问者可以用于对一个由Composite模式定义的对象结构进行操作. Interpreter访问者可以用于解释.