Java實作在訪客模式中使用反射的範例程式碼分享

集合類型在面對物件程式中很常用，這也帶來一些程式碼相關的問題。 」

一種做法就是遍歷集合中的每個元素，然後根據它的類型而做具體的操作。這會很複雜，尤其當你不知道集合中元素的類型時。如果y要列印集合中的元素，可以寫一個這樣的方法：

public void messyPrintCollection(Collection collection) {
    Iterator iterator = collection.iterator()
    while (iterator.hasNext())
        System.out.println(iterator.next().toString())
}

看起來很簡單。包含hashtable的vector呢？字串

不是你想要的呢？ ##

public void messyPrintCollection(Collection collection) {
    Iterator iterator = collection.iterator()
    while (iterator.hasNext()) {
        Object o = iterator.next();
        if (o instanceof Collection)
            messyPrintCollection((Collection)o);
        else
            System.out.println(o.toString());
        }
}

程式碼很快就變得雜亂了。 ##為實作訪客模式，你需要建立一個Visitor介面，為被存取的集合物件建立一個Visitable介面。大致如下：

public void messyPrintCollection(Collection collection) {
    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());
    }
}

對於一個具體的String類，可以這麼實作：

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

在accept方法中，根據不同的類型，呼叫visitor中對應的方法：

#visitor.visitString(this)

具體Visitor的實作方式如下：

public class VisitableString implements Visitable
{
    private String value;
    public VisitableString(String string) {
        value = string;
    }
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visitString(this);
    }
}

到時候，只要實作了VisitableFloat類別和VisitableCollection類別並呼叫適當的visitor方法，你就可以去掉包含一堆if-else結構的messyPrintCollection方法，採用十分清爽的方式實作了相同的功能。呼叫了visitor中正確的方法。語句不見了，但還是引入了很多附加的程式碼。你可以限制被存取集合只能包含Visitable物件。

然而，這還有很多附加的工作要做。更糟的是，當你想增加一個新的Visitable類型時怎麼辦，例如VisitableInteger？這是訪客模式的一個主要缺點。如果你想要增加一個新的Visitable類型，你必須改變Visitor介面以及每個實作Visitor介面方法的類別。你可以不把Visitor設計為接口，取而代之，可以把Visitor設計為一個有

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的抽象基底類別。這與Java GUI中的Adapter類別很相似。這麼做的問題是你會用盡單次繼承，而常見的情形是你還想用繼承實作其他功能，像是繼承StringWriter類別。這同樣只能成功存取實作Visitable介面的物件。

幸運的是，Java可以讓你的訪客模式更靈活，你可以依照你的意願增加Visitable物件。怎麼實現呢？答案是使用反射。使用反射的ReflectiveVisitor介面只需要一個方法：

public class PrintVisitor implements Visitor
{
    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");
    }
}

好了，上面很簡單。 Visitable介面先不動，我會說。現在，我使用反射實作PrintVisitor類別。

public interface ReflectiveVisitor {
    public void visit(Object o);
}

現在你不需要使用Visitable包裝類別（包裝了原始型別String、Float）。你可以直接存取visit()，它會呼叫正確的方法。 visit()的一個優點是它會分派它認為合適的方法。這不一定使用反射，可以使用完全不同的一種機制。

在新的PrintVisitor類別中，有對應於Collections、String和Float的操作方法；對於不能處理的類型，可以透過catch語句捕捉。對於不能處理的類型，可以透過擴充visit()方法來嘗試處理它們的所有超類別。首先，增加一個新的方法getMethod(Class c)，回傳值就是一個可被觸發的方法。它會搜尋Class c的所有父類別和接口，以找到一個匹配方法。

protected Method getMethod(Class c) {
    Class newc = c;
    Method m = null;
    // Try the superclasses
    while (m == null && newc != Object.class) {
        String method = newc.getName();
        method = "visit" + method.substring(method.lastIndexOf('.') + 1);
        try {
            m = getClass().getMethod(method, new Class[] {newc});
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            newc = newc.getSuperclass();
        }
    }
    // Try the interfaces.  If necessary, you
    // can sort them first to define 'visitable' interface wins
    // in case an object implements more than one.
    if (newc == Object.class) {
        Class[] interfaces = c.getInterfaces();
        for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
            String method = interfaces[i].getName();
            method = "visit" + method.substring(method.lastIndexOf(&#39;.&#39;) + 1);
            try {
                m = getClass().getMethod(method, new Class[] {interfaces[i]});
            } catch (NoSuchMethodException e) {}
        }
    }
    if (m == null) {
        try {
            m = thisclass.getMethod("visitObject", new Class[] {Object.class});
        } catch (Exception e) {
            // Can&#39;t happen
        }
    }
    return m;
}

这看上去很复杂，实际上并不。大致来说，首先根据传入的class名称搜索可用方法；如果没找到，就尝试从父类搜索；如果还没找到，就从接口中尝试。最后，（仍没找到）可以使用visitObject()作为默认方法。

由于大家对传统的访问者模式比较熟悉，这里沿用了之前方法命名的惯例。但是，有些人可能注意到，把所有的方法都命名为“visit”并通过参数类型不同来区分，这样更高效。然而，如果你这么做，你必须把visit(Object o)方法的名称改为其他，比如dispatch(Object o)。否则，（当没有对应处理方法时），你无法退回到默认的处理方法，并且当你调用visit(Object o)方法时，为了确保正确的方法调用，你必须将参数强制转化为Object。

为了利用getMethod()方法，现在需要修改一下visit()方法。

public void visit(Object object) {
    try {
        Method method = getMethod(getClass(), object.getClass());
        method.invoke(this, new Object[] {object});
    } catch (Exception e) { }
}

现在，visitor类更加强大了——可以传入任意的对象并且有对应的处理方法。另外，有一个默认处理方法，visitObject(Object o)，的好处就是就可以捕捉到任何没有明确说明的类型。再稍微修改下，你甚至可以添加一个visitNull()方法。

我仍保留Visitable接口是有原因的。传统访问者模式的另一个好处是它可以通过Visitable对象控制对象结构的遍历顺序。举例来说，假如有一个实现了Visitable接口的类TreeNode，它在accept()方法中遍历自己的左右节点。

public void accept(Visitor visitor) {
    visitor.visitTreeNode(this);
    visitor.visitTreeNode(leftsubtree);
    visitor.visitTreeNode(rightsubtree);
}

这样，只要修改下Visitor类，就可以通过Visitable类控制遍历：

public void visit(Object object) throws Exception
{
    Method method = getMethod(getClass(), object.getClass());
    method.invoke(this, new Object[] {object});
    if (object instanceof Visitable)
    {
        callAccept((Visitable) object);
    }
}
public void callAccept(Visitable visitable) {
    visitable.accept(this);
}

如果你实现了Visitable对象的结构，你可以保持callAccept()不变，就可以使用Visitable控制的对象遍历。如果你想在visitor中遍历对象结构，你只需重写allAccept()方法，让它什么都不做。

当使用几个不同的visitor去操作同一个对象集合时，访问者模式的力量就会展现出来。比如，当前有一个解释器、中序遍历器、后续遍历器、XML编写器以及SQL编写器，它们可以处理同一个对象集合。我可以轻松地为这个集合再写一个先序遍历器或者一个SOAP编写器。另外，它们可以很好地兼容它们不识别的类型，或者我愿意的话可以让它们抛出异常。

总结

使用Java反射，可以使访问者模式提供一种更加强大的方式操作对象结构，可以按照需求灵活地增加新的Visitable类型。我希望在你的编程之旅中可以使用访问者模式。

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