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设计模式:话说分派

《话说分派》

一、引言
这篇文章,完全是为了更好的讲解访问者(Visitor)模式而写的。让我们进入这扑朔迷离
的分派世界吧(是不是有点夸张了,汗)。

二、名词解释
先来解释下分派的意思吧。。
在OO (object-oriented)语言中使用了继承来描述不同的类之间的“社会关系”——类型
层次。而这些类实例化的对象们则是对这个类型层次的体现。因此大部分OO 语言的对象都
存在两个身份证:静态类型和实际类型。所谓静态类型,就是对象被声明时的类型;而实际
类型则便是创建对象时的类型。举个例子:
B 是A 的子类。则

A object1 = new B ( );
中object1 的静态类型便是A,而实际类型却是B。在Java 语言中,编译器会根据对象的静
态类型来检查错误;而在运行时,则使用对象的真实身份。
OO 还有一个重要的特点:一个类中可以存在两个相同名称的方法,而它们是根据参数
类型的不同来区分的。
正因以上两个原因,便产生了分派——根据类型的不同来选择不同的方法的过程——OO
语言的重要特性。

三、分类
分派可以发生在编译期或者是运行期。因此按此标准,分派分为静态分派和动态分派。
在程序的编译期,只有对象的静态类型是有效的,因此静态分派就是根据对象(包括参
数对象)的静态类型来选择方法的。最典型的便是方法重载(overloading)。
在运行期,动态分派会根据对象的实际类型来选择方法。典型的例子便是方法重置
(overriding)
而OO 语言正是由以上两种分派方式来提供多态特性的。
按照选择方法时所参照的类型的个数,分派分为单分派和多分派。OO 语言也因此分为
了单分派(Uni-dispatch)语言和多分派(Multi-dispatch)语言。比如Smalltalk  就是单分
派语言,而CLOS 和Cecil 就是多分派语言。
说道多分派,就不得提到另一个概念:多重分派(multiple dispatch)。它指由多个单分
派组成的分派过程(而多分派则往往不能分割的)。因此单分派语言可以通过多重分派的方
式来实现和多分派语言一样的效果。
那么我们熟悉的Java 语言属于哪一种分派呢?

四、Java 分派实践
先来看看在Java 中最常见的特性:重载(overloading)与重置(overriding)。
下面是重载的一个具体的小例子,这是一个再简单不过的代码了:

//Test For OverLoading
public class Test{
public void doSomething(int i){
System.out.println("doString int = "+ i );
}

public void doSomething(String s){
System.out.println("doString String = "+ s);
}
public void doSomething(int i , String s){
System.out.println("doString int = "+ i +" String = "+ s);
}
public static void main(String[] rags){
Test t = new Test();
int i = 0;
t.doSomething(i);
}
}
没什么好稀奇的,你对这部分知识已经熟练掌握了,那么你对下面这段代码的用意也一
定了如指掌了吧。

//Test For Overriding
public class Test{
public static void main(String[] rags){
Father f = new Father();
Father s = new Son();
f.dost();
s.dost();
}
}
class Father {
public void dost(){
System.out.println("Welcome Father!");
}
}
class Son extends Father{
public void dost(){
System.out.println("Welcome Son!");
}
}
那么下面这个代码呢?

public class Test{
public static void main(String[] rags){
Father f = new Father();
Father s = new Son();

f.dost(1);
s.dost(4);
s.dost("dispatchTest");
//s.dost("test" , 5);
}

}
class Father {

public void dost(int i){
System.out.println("Welcome Father! int = "+ i);
}
public void dost(String s){
System.out.println("Welcome Father! String = "+ s);
}
}
class Son extends Father{

public void dost(int i){
System.out.println("Welcome Son! int = "+i);
}
public void dost(String s ,int i ){
System.out.println("Welcome Son! String = "+s+" int = "+i);
}
}
在编译期间,编译器根据f、s 的静态类型来为他们选择了方法,当然都选择了父类Father
的方法。而到了运行期,则又根据s 的实际类型动态的替换了原来选择的父类中的方法。这
便是结果产生的原因。
如果把上面代码中的注释去掉,则会出现编译错误。原因便是在编译期,编译器根据s
的静态类型Father 找不到带有两个参数的方法dost。
再来一个,可要注意看了:

public class Test{
//这几个方法,唯独的不同便在这参数上

public void dost(Father f , Father f1){
System.out.println("ff");
}
public void dost(Father f , Son s){
System.out.println("fs");
}
public void dost(Son s , Son s2){
System.out.println("ss");
}
public void dost(Son s , Father f){
System.out.println("sf");
}

public static void main(String[] rags){
Father f = new Father();
Father s = new Son();
Test t = new Test();
t.dost(f , new Father());
t.dost(f , s);
t.dost(s, f);
}
}
class Father {}
class Son extends Father{}
执行结果没有像预期的那样输出ff、fs、sf 而是输出了三个ff。为什么?原因便是在编
译期,编译器使用s 的静态类型为其选择方法,于是这三个调用都选择了第一个方法;而在
运行期,由于Java 仅仅根据方法所属对象的实际类型来分派方法,因此这个“错误”就没有
被纠正而一直错了下去……

可以看出,Java 在静态分派时,可以根据n (n>0)个参数类型来选择不同的方法,这
按照上面的定义应该属于多分派的范围。而在运行期时,则只能根据方法所属对象的实际类
型来进行方法的选择,这又属于单分派的范围。
因此可以说Java 语言支持静态多分派和动态单分派。

五、小插曲
你看看下面的代码会怎么执行呢?

public class Test{
public static void main(String[] rags){
Father f = new Father();
Father s = new Son();

System.out.println("f.i " + f.i);
System.out.println("s.i " + s.i);
f.dost();
s.dost();
}
}
class Father {
int i = 0 ;
public void dost(){
System.out.println("Welcome Father!");
}
}
class Son extends Father{
int i = 9 ;
public void dost(){
System.out.println("Welcome Son!");
}
}
运行结果:

\>java Test
f.i 0
s.i 0
Welcome Father!
Welcome Son!
产生的原因是Java 编译和运行程序的机制。“数据是什么”是由编译时决定的;而“方法是
哪个”则在运行时决定。

六、双重分派
Java  不能支持动态多分派,但是可以通过代码设计来实现动态的多重分派。这里举一
个双重分派的实现例子。
大致的思想便是通过一个参数来传递JVM 不能判断的类型。通过Java 的动态单分派来
完成一次分派后,在方法中使用instanceof 来判断参数的类型,进而决定执行哪个相关方法。

public class Test{
public static void main(String[] rags){
Father f = new Father();
Father s = new Son();
s.dosh(f);
s.dosh(s);
f.dosh(s);
f.dosh(f);
}
}
class Father {
public void dosh(Father f){
if(f instanceof Son){
System.out.println("Here is Father's Son");
}else if(f instanceof Father){
System.out.println("Here is Father's Father");
}
}
}

class Son extends Father{
public void dosh(Father f){
if(f instanceof Son){
System.out.println("Here is Son's Son");
}else if(f instanceof Father){
System.out.println("Here is Son's Father");
}
}
}
执行结果:

Here is Son's Father
Here is Son's Son
Here is Father's Son
Here is Father's Father
呵呵,慢慢在代码中琢磨吧。用这种方式来实现双重分派,思路比较简单清晰。但是对
于复杂一点的程序,则代码显得冗长,不易读懂。而且添加新的类型比较麻烦,不是一种好
的设计方案。访问者(Visitor)模式则较好的解决了这种模式的不足。至于访问者模式的实
现……

请关注我的《深入浅出访问者模式》。

下载:

http://download.csdn.net/detail/undoner/5335717

深入浅出设计模式-中文版


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