Android設計模式之——訪問者模式

一、介紹

訪問者模式是一種將數據操作與數據結構分離的設計模式，它是《設計模式》中23種設計模式中最復雜的一個，但它的使用頻率并不高，正如《設計模式》的作者GOF對訪問者模式的描述：大多數情況下，你不需要使用訪問者模式，但是當你一旦需要使用它時，那你就是真的需要它了。

訪問者模式的基本想法是，軟件系統中擁有一個由許多對象構成的、比較穩定的對象結構，這些對象的類都擁有一個accept方法用來接受訪問者對象的訪問。訪問者是一個接口，它擁有一個visit方法，這個方法對訪問到的對象結構中不同類型的元素作出不同的處理。在對象結構的一次訪問過程中，我們遍歷整個對象結構，對每一個元素都實施accept方法，在每一個元素的accept方法中會調用訪問者的visit方法，從而使訪問者得以處理對象結構的每一個元素，我們可以針對對象結構設計不同的訪問者類來完成不同的操作，達到區別對待的效果。

二、定義

封裝一些作用于某種數據結構中的各元素的操作，它可以在不改變這個數據結構的前提下定義作用于這些元素的新的操作。

三、使用場景

  • 對象結構比較穩定，但經常需要在此對象結構上定義新的操作。

  • 需要對一個對象結構中的對象進行很多不同的并且不相關的操作，而需要避免這些操作”污染“這些對象的類，也不希望在增加新操作時修改這些類。

四、訪問者模式的UML類圖

UML類圖：

這里寫圖片描述

角色介紹：

  • Visitor：接口或抽象類，定義了對每一個元素的訪問行為，參數就是可訪問的元素，方法個數理論上是個元素個數一樣的。因此，訪問者模式要求被訪問的對象結構要穩定，如果經常增刪元素，必然會導致頻繁修改Visitor接口，就不適合用訪問者模式了。

  • ConcreteVisitor：具體的訪問者，定義具體的對每一個元素的具體訪問行為。

  • Element：抽象的元素接口或抽象類，定義了一個接待訪問者的方法，讓每個元素都可以被訪問者訪問。

  • ElementA，ElementB：具體的元素類，提供接收訪問方法的具體實現。這個具體實現通常是調用訪問者提供的訪問該元素的方法。

  • ObjectStructure：定義對象結構，里面維護了一個元素的集合，并且迭代這些元素供訪問者訪問。

五、簡單示例

情景：年終了，公司會給員工進行業績考核。但是，不同領域的管理人員對于員工的評定標準不一樣。現在員工有工程師和經理，評定者有CEO和CTO，我們假定CTO只關注工程師的代碼量、經理的新產品數量，而CEO關注的是工程師的KPI和經理的KPI以及新產品數量。

員工基類：

/*** 員工基類（Element） */
public abstract class Staff {//員工姓名public String name;//員工KPIpublic int kpi;public Staff(String name) {super();this.name = name;this.kpi = new Random().nextInt(10);}//接受Visitor的訪問public abstract void accept(Visitor visitor);}

工程師：

/*** 工程師 */
public class Engineer extends Staff{private int codeLines;//代碼數量public Engineer(String name) {super(name);codeLines = new Random().nextInt(10 * 10000);}@Overridepublic void accept(Visitor visitor) {visitor.visit(this);}//工程師這一年寫的代碼數量public int getCodeLines(){return codeLines;}
}

經理：

/*** 經理*/
public class Manager extends Staff{private int products;//產品數量public Manager(String name) {super(name);products = new Random().nextInt(10);}@Overridepublic void accept(Visitor visitor) {visitor.visit(this);}//一年內做的產品數量public int getProducts(){return products;}
}

Visitor類：

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

CEO訪問者：

public class CEOVisitor implements Visitor {@Overridepublic void visit(Engineer engineer) {System.out.println("工程師：" + engineer.name + ", KPI:" + engineer.kpi);}@Overridepublic void visit(Manager manager) {System.out.println("經理：" + manager.name + ", KPI:" + manager.kpi+ ", 新產品數量 ：" + manager.getProducts());}}

CTO訪問者：

public class CTOVisitor implements Visitor {@Overridepublic void visit(Engineer engineer) {System.out.println("工程師：" + engineer.name + ", 代碼數量:" + engineer.getCodeLines());}@Overridepublic void visit(Manager manager) {System.out.println("經理：" + manager.name +", 產品數量 ：" + manager.getProducts());}}

員工報表：

//員工業務報表類（ObjectStructure）
public class BusinessReport {List<Staff> mStaffs = new LinkedList<Staff>();public BusinessReport() {mStaffs.add(new Manager("王經理"));mStaffs.add(new Engineer("工程師-A"));mStaffs.add(new Engineer("工程師-B"));mStaffs.add(new Manager("李經理"));mStaffs.add(new Engineer("工程師-C"));}/*** 為訪問者展示報表 * @param visitor 如CEO、CTO*/public void showReport(Visitor visitor){for(Staff staff : mStaffs){staff.accept(visitor);}}
}

Client訪問：

public class Client {public static void main(String[] args) {//構建報表BusinessReport report = new BusinessReport();System.out.println("===== 給CEO看報表 =====");//設置訪問者CEOreport.showReport(new CEOVisitor());System.out.println("===== 給CTO看報表 =====");//設置訪問者CTOreport.showReport(new CTOVisitor());}
}

結果：

===== 給CEO看報表 =====
經理：王經理, KPI:2, 新產品數量 ：5
工程師：工程師-A, KPI:5
工程師：工程師-B, KPI:7
經理：李經理, KPI:9, 新產品數量 ：8
工程師：工程師-C, KPI:1
===== 給CTO看報表 =====
經理：王經理, 產品數量 ：5
工程師：工程師-A, 代碼數量:26238
工程師：工程師-B, 代碼數量:8282
經理：李經理, 產品數量 ：8
工程師：工程師-C, 代碼數量:47927

從上面代碼中可以看出，如果要增加一個訪問者，你新創建一個實現了Visitor接口的類，然后實現兩個visit方法來對不同的元素進行不同的操作，從而達到數據對象與數據操作相分離的效果。如果不使用訪問者模式，而又想對不同元素進行不同的操作，那么必定會使用if-else和類型轉換，這使得代碼難以升級維護。

六、Android中的訪問者模式

安卓中的著名開源庫ButterKnife、Dagger、Retrofit都是基于APT（Annotation Processing Tools）實現。而編譯注解核心依賴APT。當我們通過APT處理注解時，最終會將獲取到的元素轉換為相應的Element元素，以便獲取到它們對應信息。那么元素基類的源碼如下：（路徑：javax.lang.model.element.Element）

public interface Element extends javax.lang.model.AnnotatedConstruct {/*** Returns the {@code kind} of this element.** @return the kind of this element*/ElementKind getKind();//獲取元素類型//代碼省略/*** Applies a visitor to this element.** @param <R> the return type of the visitor's methods* @param <P> the type of the additional parameter to the visitor's methods* @param v   the visitor operating on this element* @param p   additional parameter to the visitor* @return a visitor-specified result*/<R, P> R accept(ElementVisitor<R, P> v, P p);//接受訪問者的訪問
}

ElementVisitor就是訪問者類型，ElementVisitor源碼如下：

public interface ElementVisitor<R, P> {/*** Visits an element.* @param e  the element to visit* @param p  a visitor-specified parameter* @return a visitor-specified result*/R visit(Element e, P p);/*** A convenience method equivalent to {@code v.visit(e, null)}.* @param e  the element to visit* @return a visitor-specified result*/R visit(Element e);/*** Visits a package element.* @param e  the element to visit* @param p  a visitor-specified parameter* @return a visitor-specified result*/R visitPackage(PackageElement e, P p);/*** Visits a type element.* @param e  the element to visit* @param p  a visitor-specified parameter* @return a visitor-specified result*/R visitType(TypeElement e, P p);/*** Visits a variable element.* @param e  the element to visit* @param p  a visitor-specified parameter* @return a visitor-specified result*/R visitVariable(VariableElement e, P p);/*** Visits an executable element.* @param e  the element to visit* @param p  a visitor-specified parameter* @return a visitor-specified result*/R visitExecutable(ExecutableElement e, P p);/*** Visits a type parameter element.* @param e  the element to visit* @param p  a visitor-specified parameter* @return a visitor-specified result*/R visitTypeParameter(TypeParameterElement e, P p);/*** Visits an unknown kind of element.* This can occur if the language evolves and new kinds* of elements are added to the {@code Element} hierarchy.** @param e  the element to visit* @param p  a visitor-specified parameter* @return a visitor-specified result* @throws UnknownElementException*  a visitor implementation may optionally throw this exception*/R visitUnknown(Element e, P p);
}

在ElementVisitor中定義了多種visit接口，每個接口處理一種元素類型，那么這就是典型的訪問者模式。

七、總結

正如本節開頭引用GOF的話所說：大多數情況下，你不需要使用訪問者模式，但是，當你一旦需要使用它時，那你就是真的需要它了。在現實情況下，我們要根據具體的情況來評估是否適合使用訪問者模式，例如，我們的對象結構是否足夠穩定，使用訪問者模式是否能夠優化我們的代碼，而不是使我們的代碼變得更復雜。在使用一個模式之前，我們應該明確它的使用場景、它能解決什么問題等，以此來避免濫用設計模式的現象。

優點：

  • 各角色職責分離，符合單一職責原則。

  • 具有優秀的擴展性。

  • 使得數據結構和作用于結構上的操作解耦，使得操作集合可以獨立變化。

  • 靈活性。

缺點：

  • 具體元素對訪問者公布細節，違反了迪米特原則。

  • 具體元素變更時導致修改成本大。

  • 違反了依賴倒置原則，為了達到“區別對待”而依賴了具體類，沒有依賴抽象。

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