018.访问者模式

CoderJed

发布于 2021-01-06 17:59:22

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发布于 2021-01-06 17:59:22

文章被收录于专栏：Jed的技术阶梯

现在有这样一个需求，我要把公司中的所有人员信息都打印汇报上去，每一个员工都有这些信息：名字、性别、薪水，我们来看类图：

这个类图还是比较简单的，使用了一个模版方法模式，把所要的信息都打印出来，我们先来看一下抽象类：

/**
 * @description 在一个单位里谁都是员工，甭管你是部门经理还是小兵
 */
public abstract class Employee {

    // 0代表男性
    public static final int MALE = 0;
    // 1代表女性
    public static final int FEMALE = 1;

    private String name;
    private int salary;
    private int sex;

    public final void report() {
        System.out.println("姓名: " + name + "\t性别: " + (sex == FEMALE ? "女" : "男") + "\t薪水: " + salary + "\t" + getOtherInfo());
    }

    protected abstract String getOtherInfo();

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getSalary() {
        return salary;
    }

    public void setSalary(int salary) {
        this.salary = salary;
    }

    public int getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(int sex) {
        this.sex = sex;
    }
}

再看小兵的实现类：

/**
 * @description 普通员工，也就是最小的小兵
 */
public class CommonEmployee extends Employee {

    // 工作内容
    private String job;

    public String getJob() {
        return job;
    }

    public void setJob(String job) {
        this.job = job;
    }

    @Override
    protected String getOtherInfo() {
        return "工作: " +job + "\t";
    }
}

再来看领导阶层：

/**
 * @description 经理级人物
 */
public class Manager extends Employee {

    // 业绩
    private String performance;

    public String getPerformance() {
        return performance;
    }

    public void setPerformance(String performance) {
        this.performance = performance;
    }

    @Override
    protected String getOtherInfo() {
        return "业绩: " + performance + "\t";
    }
}

然后我们来看一下我们的invoker类：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        for (Employee employee : mockEmployee()) {
            employee.report();
        }

    }

    public static List<Employee> mockEmployee() {
        List<Employee> empList = new ArrayList<>();

        CommonEmployee zhangSan = new CommonEmployee();
        zhangSan.setJob("Java开发");
        zhangSan.setName("张三");
        zhangSan.setSalary(1800);
        zhangSan.setSex(Employee.MALE);

        CommonEmployee liSi = new CommonEmployee();
        liSi.setJob("前端开发");
        liSi.setName("李四");
        liSi.setSalary(1900);
        liSi.setSex(Employee.FEMALE);

        Manager wangWu = new Manager();
        wangWu.setPerformance("基本都是负值");
        wangWu.setName("王五");
        wangWu.setSalary(18750);
        wangWu.setSex(Employee.FEMALE);

        empList.add(zhangSan);
        empList.add(liSi);
        empList.add(wangWu);

        return empList;
    }

}

程序运行结果：

姓名: 张三  性别: 男   薪水: 1800    工作: Java开发  
姓名: 李四  性别: 女   薪水: 1900    工作: 前端开发    
姓名: 王五  性别: 女   薪水: 18750   业绩: 基本都是负值

接下来改进我们的代码：

每个普通员工类和经理类都一个report()方法，它们要实现的内容不相同，而且还有可能会发生变动，那我们就让其他类来实现这个 report()方法：

看代码实现：

public interface IVisitor {

    // 定义可以访问普通员工
    void visit(CommonEmployee commonEmployee);

    // 定义可以访问部门经理
    void visit(Manager manager);

}

public class Visitor implements IVisitor {

    // 组装基本信息
    private String getBasicInfo(Employee employee) {
        return "姓名: " + employee.getName() + "\t性别: " +
                (employee.getSex() == Employee.FEMALE ? "女" : "男") + "\t薪水: " +
                employee.getSalary() + "\t";
    }

    // 组装部门经理的信息
    private String getManagerInfo(Manager manager) {
        return getBasicInfo(manager) + "业绩: " + manager.getPerformance() + "\t";
    }

    // 组装普通员工的信息
    private String getCommonEmployeeInfo(CommonEmployee commonEmployee) {
        return getBasicInfo(commonEmployee) + "工作: " + commonEmployee.getJob() + "\t";
    }

    @Override
    public void visit(CommonEmployee commonEmployee) {
        System.out.println(getCommonEmployeeInfo(commonEmployee));
    }

    @Override
    public void visit(Manager manager) {
        System.out.println(getManagerInfo(manager));
    }

}

public abstract class Employee {

    // 0代表男性
    public static final int MALE = 0;
    // 1代表女性
    public static final int FEMALE = 1;

    private String name;
    private int salary;
    private int sex;

    // 一个访问者过来访问
    public abstract void accept(IVisitor visitor);

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getSalary() {
        return salary;
    }

    public void setSalary(int salary) {
        this.salary = salary;
    }

    public int getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(int sex) {
        this.sex = sex;
    }
}

public class CommonEmployee extends Employee {

    // 工作内容
    private String job;

    public String getJob() {
        return job;
    }

    public void setJob(String job) {
        this.job = job;
    }

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

public class Manager extends Employee {

    // 业绩
    private String performance;

    public String getPerformance() {
        return performance;
    }

    public void setPerformance(String performance) {
        this.performance = performance;
    }

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

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        for (Employee employee : mockEmployee()) {
            employee.accept(new Visitor());
        }

    }

    public static List<Employee> mockEmployee() {
        List<Employee> empList = new ArrayList<>();

        CommonEmployee zhangSan = new CommonEmployee();
        zhangSan.setJob("Java开发");
        zhangSan.setName("张三");
        zhangSan.setSalary(1800);
        zhangSan.setSex(Employee.MALE);

        CommonEmployee liSi = new CommonEmployee();
        liSi.setJob("前端开发");
        liSi.setName("李四");
        liSi.setSalary(1900);
        liSi.setSex(Employee.FEMALE);

        Manager wangWu = new Manager();
        wangWu.setPerformance("基本都是负值");
        wangWu.setName("王五");
        wangWu.setSalary(18750);
        wangWu.setSex(Employee.FEMALE);

        empList.add(zhangSan);
        empList.add(liSi);
        empList.add(wangWu);

        return empList;
    }

}

运行结果也完全相同，那回过头我们来看看这个程序是怎么实现的：

首先通过循环遍历所有元素；
其次，每个员工对象都定义了一个访问者；
再其次，员工对象把自己做为一个参数调用访问者visit()方法；
然后，访问者调用自己内部的计算逻辑，计算出相应的数据和表格元素；
最后，访问者打印出报表和数据；

这样一来，如果打印的信息格式发生变化了，我只要修改Visitor的实现或者再产生一个Visitor就可以产生一个新的报表格式，而其他的类都不用修改。

以上讲的就是访问者模式，这个模式的通用类图如下：

看了这个通用类图，大家可能要犯迷糊了，这里怎么有一个ObjectStruture这个类呢？你刚刚举得例子就没有呢？真没有吗？我们不是定义了一个List了吗？这就是一个ObjectStruture，我们来看这几个角色的职责：

抽象访问者（Visitor）：抽象类或者接口，声明访问者可以访问哪些元素，具体到程序中就是visit()方法的参数定义哪些对象是可以被访问的；
具体访问者（ConcreteVisitor）：访问者访问到一个类后该怎么干，要做什么事情；
抽象元素（Element）：接口或者抽象类，声明接受那一类型的访问者访问，程序上是通过accept()方法中的参数来定义；
具体元素：（ConcreteElement）：实现 accept 方法，通常是 visitor.visit(this)，基本上都形成了一个套路了；
结构对象（ObjectStruture）：容纳多个不同类、不同接口的容器，比如List、Set、Map等，在项目中，一般很少抽象出来这个角色；

接下来我们来思考一下，访问者可以用在什么地方。在这种地方你一定要考虑到使用访问者模式：业务规则要求遍历多个不同的对象。这本身也是访问者模式出发点，迭代器模式只能访问同类或同接口的数据，（当然了，你使用instanceof的话，能访问所有的数据，这个不争论），而访问者模式是对迭代器模式的扩充，可以遍历不同的对象，然后执行不同的操作，也就是针对访问的对象不同，执行不同的操作。访问者模式还有一个用途，就是充当拦截器（Interceptor）角色，这个我们在后边来讲。

访问者模式有哪些优点呢？

首先是符合单一职责原则，具体元素角色也就是Employee这个类的两个子类负责数据的加载，而Visitor类则负责报表的展现，两个不同的职责非常明确的分离开来，各自演绎而变化；
其次，由于职责分开，继续增加对数据的操作是非常快捷的，例如现在要增加一个给最大老板的一份报表，这份报表格式又有所不同，容易处理吧，直接在Visitor中增加一个方法，传递过来数据后进行整理打印；
最后，数据汇总，就以刚刚我们说的Employee的例子，如果我现在要统计所有员工的工资之和，怎么计算？把所有人的工资for循环加一遍？是个办法，那我再提个问题，员工工资*1.2，部门经理工资*1.4，总经理*1.8，然后把这些工资加起来，你怎么处理？使用 for循环，然后使用instanceof来判断是员工还是经理？可以解决，但不是个好办法，好办法是通过访问者模式来实现，把数据扔给访问者，由访问者来进行统计计算。

访问者模式的缺点也很明显：

访问者要访问一个类就必然要求这个类公布一些方法，也就是说访问者关注了其他类的内部细节，这是迪米特法则所不建议的；
还有一个缺点就是，具体角色的增加删除修改都是比较苦难的，就上面那个例子，你想想，你要是想增加一个成员变量，比如年龄 age，Visitor就需要修改，如果Visitor是一个还好说，多个呢？业务逻辑再复杂点呢？

访问者模式是有缺点的，是事物都有缺点，但是这仍然掩盖不了它的光芒，访问者模式结合其他模式比如模版方法模式、状态模式、解释器模式、代理模式等就会非常强大，这个我们放在模式混编中来讲解。

在这里我提出三个扩展的功能共大家参考：

统计功能。在访问者模式中的使用中我也提到访问者的统计功能，汇总和报表是金融类企业非常常用的功能，基本上都是一堆的计算公式，然后出一个报表，很多项目是采用了数据库的存储过程来实现，这个我不是很推荐，除非海量数据处理，一个晚上要上亿、几十亿条的数据跑批处理，这个除了存储过程来处理没有其他办法的，你要是用应用服务器来处理，连接数据库的网络就是处于100%用状态，一个晚上也未必跑得完这批数据！除了这种海量数据外，我建议数据统计和报表的批处理通过访问者模式来处理会比较简单。好，那我们来统计一下公司人员的工资，先看类图：

看代码实现：

public interface IVisitor {

    // 定义可以访问普通员工
    void visit(CommonEmployee commonEmployee);

    // 定义可以访问部门经理
    void visit(Manager manager);

    // 统计所有员工工资总和
    int getTotalSalary();

}

public class Visitor implements IVisitor {

    // 部门经理的工资系数是5
    private static final int MANAGER_COEFFICIENT = 5;
    // 员工的工资系数是2
    private static final int COMMON_EMPLOYEE_COEFFICIENT = 2;

    // 普通员工的工资总和
    private int commonTotalSalary = 0;
    // 部门经理的工资总和
    private int managerTotalSalary = 0;

    // 组装基本信息
    private String getBasicInfo(Employee employee) {
        return "姓名: " + employee.getName() + "\t性别: " +
                (employee.getSex() == Employee.FEMALE ? "女" : "男") + "\t薪水: " +
                employee.getSalary() + "\t";
    }

    // 组装部门经理的信息
    private String getManagerInfo(Manager manager) {
        return getBasicInfo(manager) + "业绩: " + manager.getPerformance() + "\t";
    }

    // 组装普通员工的信息
    private String getCommonEmployeeInfo(CommonEmployee commonEmployee) {
        return getBasicInfo(commonEmployee) + "工作: " + commonEmployee.getJob() + "\t";
    }

    // 计算部门经理的工资总和
    private void calManagerSalary(int salary) {
        this.managerTotalSalary += salary * MANAGER_COEFFICIENT;
    }

    // 计算普通员工的工资总和
    private void calCommonSalary(int salary) {
        this.commonTotalSalary += salary * COMMON_EMPLOYEE_COEFFICIENT;
    }

    @Override
    public int getTotalSalary() {
        return managerTotalSalary + commonTotalSalary;
    }

    @Override
    public void visit(CommonEmployee commonEmployee) {
        System.out.println(getCommonEmployeeInfo(commonEmployee));
        // 计算普通员工的薪水总和
        calCommonSalary(commonEmployee.getSalary());
    }

    @Override
    public void visit(Manager manager) {
        System.out.println(getManagerInfo(manager));
        // 计算部门经理的薪水总和
        calManagerSalary(manager.getSalary());
    }

}

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        IVisitor visitor = new Visitor();
        for (Employee employee : mockEmployee()) {
            employee.accept(visitor);
        }
        System.out.println("工资总额: " + visitor.getTotalSalary());
    }

    public static List<Employee> mockEmployee() {
        List<Employee> empList = new ArrayList<>();

        CommonEmployee zhangSan = new CommonEmployee();
        zhangSan.setJob("Java开发");
        zhangSan.setName("张三");
        zhangSan.setSalary(1800);
        zhangSan.setSex(Employee.MALE);

        CommonEmployee liSi = new CommonEmployee();
        liSi.setJob("前端开发");
        liSi.setName("李四");
        liSi.setSalary(1900);
        liSi.setSex(Employee.FEMALE);

        Manager wangWu = new Manager();
        wangWu.setPerformance("基本都是负值");
        wangWu.setName("王五");
        wangWu.setSalary(18750);
        wangWu.setSex(Employee.FEMALE);

        empList.add(zhangSan);
        empList.add(liSi);
        empList.add(wangWu);

        return empList;
    }

}

// Employee及其两个子类是没有任何变化的

多个访问者在实际的项目中，一个对象，多个访问者的情况非常多。其实我们上面例子就应该是两个访问者，为什么呢？报表分两种，一种是展示表，通过数据库查询，把结果展示出来，这个就类似于我们的那个列表；第二种是汇总表，这个是需要通过模型或者公式计算出来的，一般都是批处理结果，这个类似于我们计算工资总额，这两种报表格式是对同一堆数据的两种处理方式，从程序上看，一个类就有个不同的访问者了，那我们修改一下类图：

代码如下：

public interface IVisitor {

    // 定义可以访问普通员工
    void visit(CommonEmployee commonEmployee);

    // 定义可以访问部门经理
    void visit(Manager manager);


}

public interface IShowVisitor extends IVisitor {

    // 展示报表
    void report();

}

public interface ITotalVisitor extends IVisitor {

    // 统计所有员工工资总和
    void totalSalary();

}

public class ShowVisitor implements IShowVisitor {

    private String info = "";

    // 组装基本信息
    private String getBasicInfo(Employee employee) {
        return "姓名: " + employee.getName() + "\t性别: " +
                (employee.getSex() == Employee.FEMALE ? "女" : "男") + "\t薪水: " +
                employee.getSalary() + "\t";
    }

    @Override
    public void report() {
        System.out.println(info);
    }

    @Override
    public void visit(CommonEmployee commonEmployee) {
        this.info += getBasicInfo(commonEmployee) + "工作: " + commonEmployee.getJob() + "\t\n";
    }

    @Override
    public void visit(Manager manager) {
        this.info += getBasicInfo(manager) + "业绩: " + manager.getPerformance() + "\t\n";
    }

}

public class TotalVisitor implements ITotalVisitor {

    // 部门经理的工资系数是5
    private static final int MANAGER_COEFFICIENT = 5;
    // 员工的工资系数是2
    private static final int COMMON_EMPLOYEE_COEFFICIENT = 2;

    // 普通员工的工资总和
    private int commonTotalSalary = 0;
    // 部门经理的工资总和
    private int managerTotalSalary = 0;

    // 计算部门经理的工资总和
    private void calManagerSalary(int salary) {
        this.managerTotalSalary += salary * MANAGER_COEFFICIENT;
    }

    // 计算普通员工的工资总和
    private void calCommonSalary(int salary) {
        this.commonTotalSalary += salary * COMMON_EMPLOYEE_COEFFICIENT;
    }

    @Override
    public void totalSalary() {
        System.out.println("总工资: " + (managerTotalSalary + commonTotalSalary));
    }

    @Override
    public void visit(CommonEmployee commonEmployee) {
        // 计算普通员工的薪水总和
        calCommonSalary(commonEmployee.getSalary());
    }

    @Override
    public void visit(Manager manager) {
        // 计算部门经理的薪水总和
        calManagerSalary(manager.getSalary());
    }

}

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        IShowVisitor showVisitor = new ShowVisitor();
        ITotalVisitor totalVisitor = new TotalVisitor();
        for (Employee employee : mockEmployee()) {
            employee.accept(showVisitor);
            employee.accept(totalVisitor);
        }
        showVisitor.report();
        totalVisitor.totalSalary();
    }

    public static List<Employee> mockEmployee() {
        ......
    }

}

// Employee及其两个子类是没有任何变化的

拦截器拦截器的核心作用是“围墙”作用，拦截器对被拦截的对象进行检查，符合规则的对象则开门放进去，继续执行下一个逻辑，不符合规则的则弹回（其实这也是过滤器的作用）；拦截器还有一个作用是修改数据，对于符合规则数据可以进行修改，以便继续后序的逻辑。具备了这两个功能，拦截器的雏形就有了，访问者模式就可以实现简单的拦截器角色，我们来看类图：