1、模式的定義與特點

訪問者（Visitor）模式的定義：將作用於某種數據結構中的各元素的操作分離出來封裝成獨立的類，使其在不改變數據結構的前提下可以添加作用於這些元素的新的操作，為數據結構中的每個元素提供多種訪問方式。它將對數據的操作與數據結構進行分離，是行為類模式中最復雜的一種模式。

訪問者（Visitor）模式是一種對象行為型模式，

其主要優點如下

擴展性好。能夠在不修改對象結構中的元素的情況下，為對象結構中的元素添加新的功能。復用性好。可以通過訪問者來定義整個對象結構通用的功能，從而提高系統的復用程度。靈活性好。訪問者模式將數據結構與作用於結構上的操作解耦，使得操作集合可相對自由地演化而不影響系統的數據結構。符合單一職責原則。訪問者模式把相關的行為封裝在一起，構成一個訪問者，使每一個訪問者的功能都比較單一。

主要缺點如下

增加新的元素類很困難。在訪問者模式中，每增加一個新的元素類，都要在每一個具體訪問者類中增加相應的具體操作，這違背了“開閉原則”。破壞封裝。訪問者模式中具體元素對訪問者公布細節，這破壞了對象的封裝性。違反了依賴倒置原則。訪問者模式依賴了具體類，而沒有依賴抽象類。

2、示例代碼

定義Element接口

packagecn.design.behavior.visitor;

/**
*@authorlin
*@version1.0
*@date2020-07-2716:15
*@DescriptionTODO
*/
publicinterfaceElement{
voidaccept(Visitorvisitor);
 
}

定義Compute類

packagecn.design.behavior.visitor;

importcn.design.create.abstractfactory.clone.User;

/**
*@authorlin
*@version1.0
*@date2020-07-2716:33
*@DescriptionTODO
*/
publicclassComputeimplementsElement{
Useruser=newUser();
intcpu=300;
intboard=150;
intmemory=50;

@Override
publicvoidaccept(Visitorvisitor){
visitor.visit(this);
 
}

/**
*原始方法
*/
publicvoidvisit(){
//如果為學生
if(user.obj.equals("stu")){
this.cpu-=20;
this.board-=20;
this.memory-=20;
System.out.println("全系優惠20元,"+this.toString());
}elseif(user.obj.equals("adu")){
this.cpu-=10;
this.board-=10;
this.memory-=10;
System.out.println("全系優惠10元,"+this.toString());
}else{
this.cpu-=5;
this.board-=5;
this.memory-=5;
System.out.println("全系優惠10元,"+this.toString());
}
}

@Override
publicStringtoString(){
return"Compute{"+
"cpu="+cpu+
",board="+board+
",memory="+memory+
'}';
}

}

定義Visitor接口

packagecn.design.behavior.visitor;

/**
*@authorlin
*@version1.0
*@date2020-07-2716:18
*@DescriptionTODO
*/
publicinterfaceVisitor{

voidvisit(Computee);

}

定義StudentVisitor類

packagecn.design.behavior.visitor;

/**
*@authorlin
*@version1.0
*@date2020-07-2716:24
*@Description學生訪問者
*/
publicclassStudentVisitorimplementsVisitor{
@Override
publicvoidvisit(Computeelement){
element.cpu-=20;
element.board-=20;
element.memory-=20;
System.out.println("全系優惠20元,"+element.toString());
}
}

定義AdultVisitor類

packagecn.design.behavior.visitor;

/**
*@authorlin
*@version1.0
*@date2020-07-2716:25
*@Description成人訪問者
*/
publicclassAdultVisitorimplementsVisitor{
@Override
publicvoidvisit(Computeelement){

element.cpu-=10;
element.board-=10;
element.memory-=10;
System.out.println("全系優惠10元,"+element.toString());
}
}

定義VisitorMain類

packagecn.design.behavior.visitor;


importcn.design.create.abstractfactory.clone.User;

/**
*@authorlin
*@version1.0
*@date2020-07-2714:40
*@DescriptionVJTe訪問者
*/
publicclassVisitorMain{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Useruser=newUser("小花",15,"stu");
//1通過if方式
Computecompute=newCompute();
compute.user=user;
compute.visit();

//2通過訪問者
Computecompute2=newCompute();
compute2.user=user;
StudentVisitorv2=newStudentVisitor();
v2.visit(compute2);
AdultVisitorv3=newAdultVisitor();
Computecompute3=newCompute();
compute3.user=user;
v3.visit(compute3);
}
}

運行結果如下

全系優惠20元,Compute{cpu=280,board=130,memory=30}
全系優惠20元,Compute{cpu=280,board=130,memory=30}
全系優惠10元,Compute{cpu=290,board=140,memory=40}

3、抽象語法樹之asm

詳細去看 https://asm.org/ 官網

ASM庫就是Visitor模式的典型應用。

3.1 ASM 中幾個重要的類

ClassReader

將字節數組或者 class 文件讀入到內存當中，並以樹的數據結構表示，樹中的一個節點代表著 class 文件中的某個區域可以將 ClassReader 看作是 Visitor 模式中的訪問者的實現類

ClassVisitor（抽象類）

ClassReader 對象創建之後，調用 ClassReader#accept() 方法，傳入一個 ClassVisitor 對象。在 ClassReader 中遍歷樹結構的不同節點時會調用 ClassVisitor 對象中不同的 visit() 方法，從而實現對字節碼的修改。在 ClassVisitor 中的一些訪問會產生子過程，比如 visitMethod 會產生 MethodVisitor 的調用，visitField 會產生對 FieldVisitor 的調用，用戶也可以對這些 Visitor 進行自己的實現，從而達到對這些子節點的字節碼的訪問和修改。

在 ASM 的訪問者模式中，用戶還可以提供多種不同操作的 ClassVisitor 的實現，並以責任鏈的模式提供給 ClassReader 來使用，而 ClassReader 只需要 accept 責任鏈中的頭節點處的 ClassVisitor。

ClassWriter

ClassVisitor 的實現類，它是生成字節碼的工具類，它一般是責任鏈中的最後一個節點，其之前的每一個 ClassVisitor 都是致力於對原始字節碼做修改，而 ClassWriter 的操作則是老實得把每一個節點修改後的字節碼輸出為字節數組。

3.2 ASM 的工作流程

ClassReader讀取字節碼到內存中，生成用於表示該字節碼的內部表示的樹，ClassReader對應於訪問者模式中的元素
組裝ClassVisitor責任鏈，這一系列ClassVisitor完成了對字節碼一系列不同的字節碼修改工作，對應於訪問者模式中的訪問者Visitor
然後調用ClassReader#accept()方法，傳入ClassVisitor對象，此ClassVisitor是責任鏈的頭結點，經過責任鏈中每一個ClassVisitor的對已加載進內存的字節碼的樹結構上的每個節點的訪問和修改
最後，在責任鏈的末端，調用ClassWriter這個visitor進行修改後的字節碼的輸出工作

3.3自定義ClassPrinter類

packagecn.design.behavior.visitor;

importjdk.internal.org.objectweb.asm.ClassReader;
importjdk.internal.org.objectweb.asm.ClassVisitor;
importjdk.internal.org.objectweb.asm.FieldVisitor;
importjdk.internal.org.objectweb.asm.MethodVisitor;

importjava.io.IOException;
importjava.lang.reflect.Field;

importstaticjdk.internal.org.objectweb.asm.Opcodes.ASM4;

/**
*@authorlin
*@version1.0
*@date2020-07-2717:00
*@DescriptionTODO
*/
publicclassClassPrinterextendsClassVisitor{
publicClassPrinter(){
super(ASM4);
}

@Override
publicvoidvisit(intversion,intaccess,Stringname,Stringsignature,StringsuperName,String[]interfaces){
System.out.println(name+"extends"+superName+"{");
}

@Override
publicFieldVisitorvisitField(intaccess,Stringname,Stringdescriptor,Stringsignature,Objectvalue){
System.out.println(""+name);
returnnull;
}

@Override
publicMethodVisitorvisitMethod(intaccess,Stringname,Stringdescriptor,Stringsignature,String[]exceptions){
System.out.println(""+name+"()");
returnnull;
}

@Override
publicvoidvisitEnd(){
System.out.println("}");
}

publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{
ClassPrintercp=newClassPrinter();
//第一種方式內部反射
ClassReadercr=newClassReader("java.lang.String");
//第二章方式.class方式
ClassReadercr3=newClassReader(ClassPrinter.class.getClassLoader().getResourceAsStream("cn/design/behavior/visitor/Compute.class"));
cr.accept(cp,0);
cr3.accept(cp,0);
}

}

運行結果如下

java/lang/Stringextends java/lang/Object{ value ....... valueOf () valueOf () intern () compareTo () <clinit> () }cn/design/behavior/visitor/Computeextends java/lang/Object{ user cpu board memory <init> () accept () visit () toString () }

進程已結束,退出代碼0

4、Visitor 模式

我們需要為各個類逐一定義 accept 這一通用的方法作為替代。另一方面，具體的處理操作將由 Visitor 類型的對象中的方法實現。accept 方法將接收該對象作為參數，選擇該對象中合適的 visit 方法並執行。這樣一來，我們只需更改傳遞給 accept 方法的 Visitor 對象，就能輕鬆替換抽象語法樹各節點類的處理操作。這就是 visitor 模式的核心思想。圖 19.4 中的虛線表示由參數接收的 Visitor 對象的替換操作。

EvalVisitorv=newEvalVisitor();
t.accept(v);
intres=v.result;

根據 visitor 模式改寫抽象語法樹的節點類

publicabstractclassASTree{
publicabstractvoidaccept(Visitorv)throwsException;
}

publicclassNumberLiteralextendsASTree{
publicTokenvalue;
publicvoidaccept(Visitorv)throwsException{
v.visit(this);
}
}
publicclassBinaryExprextendsASTree{
publicTokenoperator;
publicASTreeleft,right;
publicvoidaccept(Visitorv)throwsException{
v.visit(this);
}
}

Visitor 接口（Visitor.java）

publicinterfaceVisitor{
voidvisit(NumberLiteraln)throwsException;
voidvisit(BinaryExpre)throwsException;
}

EvalVisitor 類（EvalVisitor.java）

publicclassEvalVisitorimplementsVisitor{
publicintresult;
publicvoidvisit(NumberLiteralnum){
result=num.value.getNumber();
}
publicvoidvisit(BinaryExpre)throwsException{
Stringop=e.operator.getText();
e.left.accept(this);
intr1=result;
e.right.accept(this);
if("+".equals(op))
result=r1+result;
elseif("*".equals(op))
result=r1*result;
else
thrownewException("badoperator"+op);
}
}

泛型

publicinterfaceVisitor<R>{
Rvisit(NumberLiteraln)throwsException;
Rvisit(BinaryExpre)throwsException;
}

public<R>Raccept(Visitor<R>v)throwsException{
returnv.visit(this);
}

publicclassEvalVisitorimplementsVisitor<Integer>{...}

LookupVisitor 類（LookupVisitor.java）

publicclassLookuplVisitorimplementsVisitor{
privateSymbolssymbols;
publicLookuplVisitor(Symbolssyms){symbols=syms;}
publicvoidvisit(NumberLiteralnum){
symbols.put(num.value.getText());
}
publicvoidvisit(BinaryExpre)throwsException{
e.left.accept(this);
e.right.accept(this);
}
}

5、小結

應用場景

通常在以下情況可以考慮使用訪問者（Visitor）模式。

1. 對象結構相對穩定，但其操作算法經常變化的程序。

2. 對象結構中的對象需要提供多種不同且不相關的操作，而且要避免讓這些操作的變化影響對象的結構。

3. 對象結構包含很多類型的對象，希望對這些對象實施一些依賴於其具體類型的操作。

訪問者模式是一個非常有意思的模式，因為自己需要得到數據就需要向被訪者索取，如果能夠一次索取成功，訪問就結束了，如果還需要其他信息，則再次向被訪問者索取，就這樣知道拿到自己需要的所有數據。

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