行为模式-访问者模式

辜月十
38 阅读7分钟

一、访问者模式介绍

图片 访问者要解决的核心事项是，在一个稳定的数据结构下，例如用户信息、雇员信息等，增加易变的业务访问逻辑。为了增强扩展性，将这两部分的业务解耦的一种设计模式。

二、案例场景模拟

图片

场景模拟：校园中的学生和老师对于不同用户的访问视角

这个案例场景我们模拟校园中有学生和老师两种身份的用户，那么对于家长和校长关心的角度来看，他们的视角是不同的。家长更关心孩子的成绩和老师的能力，校长更关心老师所在班级学生的人数和升学率。

那么这样学生和老师就是一个固定信息的内容，而想让不同视角的用户获取关心的信息，就比较适合使用观察者模式来实现，从而让实体与业务解耦，增强扩展性。但观察者模式的整体类结构相对复杂，需要梳理清楚再开发。

三、访问者模式搭建工程

访问者模式的类结构相对其他设计模式来说比较复杂，但这样的设计模式在我看来更加有魅力，它能阔开你对代码结构的新认知，用这样思维不断的建设出更好的代码架构。

关于这个案例的核心逻辑实现，有以下几点：

  1. 建立用户抽象类和抽象访问方法，再由不同的用户实现；老师和学生。
  2. 建立访问者接口，用于不同人员的访问操作；校长和家长。
  3. 最终是对数据的看板建设，用于实现不同视角的访问结果输出。

1. 工程结构

itstack-demo-design-22-00
└── src
    ├── main
    │   └── java
    │       └── org.itstack.demo.design
    │           ├── user
    │           │   ├── impl
    │           │   │     ├── Student.java
    │           │   │     └── Teacher.java
    │           │   └── User.java   
    │           ├── visitor
    │           │   ├── impl
    │           │   │     ├── Parent.java
    │           │   │     └── Principal.java
    │           │   └── Visitor.java
    │           └──  DataView.java
    └── test
        └── java
            └── org.itstack.demo.design.test
                └── ApiTest.java

「访问者模式模型结构」

图片

以上是视图展示了代码的核心结构，主要包括不同视角下的不同用户访问模型。在这里有一个关键的点非常重要，也就是整套设计模式的核心组成部分；visitor.visit(this)，这个方法在每一个用户实现类里，包括Student、Teacher。在以下的实现中可以重点关注。

2. 代码实现

2.1 定义用户抽象类

// 基础用户信息
public abstract class User {

    public String name;      // 姓名
    public String identity;  // 身份；重点班、普通班 | 特级教师、普通教师、实习教师
    public String clazz;     // 班级

    public User(String name, String identity, String clazz) {
        this.name = name;
        this.identity = identity;
        this.clazz = clazz;
    }

    // 核心访问方法
    public abstract void accept(Visitor visitor);

}
  • 基础信息包括；姓名、身份、班级，也可以是一个业务用户属性类。
  • 定义抽象核心方法，abstract void accept(Visitor visitor)，这个方法是为了让后续的用户具体实现者都能提供出一个访问方法，共外部使用。

2.2 实现用户信息(老师和学生)

//老师类
public class Teacher extends User {

    public Teacher(String name, String identity, String clazz) {
        super(name, identity, clazz);
    }

    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }

    // 升本率
    public double entranceRatio() {
        return BigDecimal.valueOf(Math.random() * 100).setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }

}

//学生类
public class Student extends User {

    public Student(String name, String identity, String clazz) {
        super(name, identity, clazz);
    }

    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }

    public int ranking() {
        return (int) (Math.random() * 100);
    }

}
  • 这里实现了老师和学生类，都提供了父类的构造函数。
  • 在accept方法中，提供了本地对象的访问；visitor.visit(this)，这块需要加深理解。
  • 老师和学生类又都单独提供了各自的特性方法；升本率(entranceRatio)、排名(ranking)，类似这样的方法可以按照业务需求进行扩展。

2.3 定义访问数据接口

public interface Visitor {

    // 访问学生信息
    void visit(Student student);

    // 访问老师信息
    void visit(Teacher teacher);

}
  • 访问的接口比较简单，相同的方法名称，不同的入参用户类型。
  • 让具体的访问者类，在实现时可以关注每一种用户类型的具体访问数据对象，例如；升学率和排名。

2.4 实现访问类型(校长和家长)

//访问者：校长
public class Principal implements Visitor {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Principal.class);

    public void visit(Student student) {
        logger.info("学生信息 姓名：{} 班级：{}", student.name, student.clazz);
    }

    public void visit(Teacher teacher) {
        logger.info("学生信息 姓名：{} 班级：{} 升学率：{}", teacher.name, teacher.clazz, teacher.entranceRatio());
    }

}

//访问者：家长
public class Parent implements Visitor {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Parent.class);

    public void visit(Student student) {
        logger.info("学生信息 姓名：{} 班级：{} 排名：{}", student.name, student.clazz, student.ranking());
    }

    public void visit(Teacher teacher) {
        logger.info("老师信息 姓名：{} 班级：{} 级别：{}", teacher.name, teacher.clazz, teacher.identity);
    }

}
  • 以上是两个具体的访问者实现类，他们都有自己的视角需求。
  • 校长关注；学生的名称和班级，老师对这个班级的升学率
  • 家长关注；自己家孩子的排名，老师的班级和教学水平

2.5 数据看版

public class DataView {

    List<User> userList = new ArrayList<User>();

    public DataView() {
        userList.add(new Student("谢飞机", "重点班", "一年一班"));
        userList.add(new Student("windy", "重点班", "一年一班"));
        userList.add(new Student("大毛", "普通班", "二年三班"));
        userList.add(new Student("Shing", "普通班", "三年四班"));
        userList.add(new Teacher("BK", "特级教师", "一年一班"));
        userList.add(new Teacher("娜娜Goddess", "特级教师", "一年一班"));
        userList.add(new Teacher("dangdang", "普通教师", "二年三班"));
        userList.add(new Teacher("泽东", "实习教师", "三年四班"));
    }

    // 展示
    public void show(Visitor visitor) {
        for (User user : userList) {
            user.accept(visitor);
        }
    }

}
  • 首先在这个类中初始化了基本的数据，学生和老师的信息。
  • 并提供了一个展示类，通过传入不同的观察者(校长、家长)而差异化的打印信息。

3. 测试验证

3.1 编写测试类

@Test
public void test(){
    DataView dataView = new DataView();      

    logger.info("\r\n家长视角访问：");
    dataView.show(new Parent());     // 家长

    logger.info("\r\n校长视角访问：");
    dataView.show(new Principal());  // 校长
}
  • 从测试类可以看到，家长和校长分别是不同的访问视角。

3.2 测试结果

23:00:39.726 [main] INFO  org.itstack.demo.design.test.ApiTest - 
家长视角访问：
23:00:39.730 [main] INFO  o.i.demo.design.visitor.impl.Parent - 学生信息 姓名：谢飞机 班级：一年一班 排名：62
23:00:39.730 [main] INFO  o.i.demo.design.visitor.impl.Parent - 学生信息 姓名：windy 班级：一年一班 排名：51
23:00:39.730 [main] INFO  o.i.demo.design.visitor.impl.Parent - 学生信息 姓名：大毛 班级：二年三班 排名：16
23:00:39.730 [main] INFO  o.i.demo.design.visitor.impl.Parent - 学生信息 姓名：Shing 班级：三年四班 排名：98
23:00:39.730 [main] INFO  o.i.demo.design.visitor.impl.Parent - 老师信息 姓名：BK 班级：一年一班 级别：特级教师
23:00:39.730 [main] INFO  o.i.demo.design.visitor.impl.Parent - 老师信息 姓名：娜娜Goddess 班级：一年一班 级别：特级教师
23:00:39.730 [main] INFO  o.i.demo.design.visitor.impl.Parent - 老师信息 姓名：dangdang 班级：二年三班 级别：普通教师
23:00:39.730 [main] INFO  o.i.demo.design.visitor.impl.Parent - 老师信息 姓名：泽东 班级：三年四班 级别：实习教师
23:00:39.730 [main] INFO  org.itstack.demo.design.test.ApiTest - 
校长视角访问：
23:00:39.731 [main] INFO  o.i.d.design.visitor.impl.Principal - 学生信息 姓名：谢飞机 班级：一年一班
23:00:39.731 [main] INFO  o.i.d.design.visitor.impl.Principal - 学生信息 姓名：windy 班级：一年一班
23:00:39.731 [main] INFO  o.i.d.design.visitor.impl.Principal - 学生信息 姓名：大毛 班级：二年三班
23:00:39.731 [main] INFO  o.i.d.design.visitor.impl.Principal - 学生信息 姓名：Shing 班级：三年四班
23:00:39.733 [main] INFO  o.i.d.design.visitor.impl.Principal - 学生信息 姓名：BK 班级：一年一班 升学率：70.62
23:00:39.733 [main] INFO  o.i.d.design.visitor.impl.Principal - 学生信息 姓名：娜娜Goddess 班级：一年一班 升学率：23.15
23:00:39.734 [main] INFO  o.i.d.design.visitor.impl.Principal - 学生信息 姓名：dangdang 班级：二年三班 升学率：70.98
23:00:39.734 [main] INFO  o.i.d.design.visitor.impl.Principal - 学生信息 姓名：泽东 班级：三年四班 升学率：90.14

Process finished with exit code 0
  • 通过测试结果可以看到，家长和校长的访问视角同步，数据也是差异化的。
  • 家长视角看到学生的排名；排名：62、排名：51、排名：16、排名：98。
  • 校长视角看到班级升学率；升学率：70.62、升学率：23.15、升学率：70.98、升学率：90.14。
  • 通过这样的测试结果，可以看到访问者模式的初心和结果，在适合的场景运用合适的模式，非常有利于程序开发。

四、总结

  • 从以上的业务场景中可以看到，在嵌入访问者模式后，可以让整个工程结构变得容易添加和修改。也就做到了系统服务之间的解耦，不至于为了不同类型信息的访问而增加很多多余的if判断或者类的强制转换。也就是通过这样的设计模式而让代码结构更加清晰。
  • 另外在实现的过程可能你可能也发现了，定义抽象类的时候还需要等待访问者接口的定义，这样的设计首先从实现上会让代码的组织变得有些难度。另外从设计模式原则的角度来看，违背了迪米特原则，也就是最少知道原则。因此在使用上一定要符合场景的运用，以及提取这部分设计思想的精髓。
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