设计模式 访问者模式讨论篇

访问者模式讨论篇：java的动态绑定与双分派

java的动态绑定

所谓的动态绑定就是指程执行期间（而不是在编译期间）判断所引用对象的实际类型，根据其实际的类型调用其相应的方法。java继承体系中的覆盖就是动态绑定的，看一下如下的代码：

    class Father {
        public void method(){
            System.out.println("This is Father's method");
        }
    }

    class Son1 extends Father{
        public void method(){
            System.out.println("This is Son1's method");
        }
    }

    class Son2 extends Father{
        public void method(){
            System.out.println("This is Son2's method");
        }
    }

    public class Test {
        public static void main(String[] args){
            Father s1 = new Son1();
            s1.method();

            Father s2 = new Son2();
            s2.method();
        }
    }

运行结果如下：

This is Son1's method
This is Son2's method

通过运行结果可以看到，尽管我们引用的类型是Father类型的，但是运行时却是调用的它实际类型（也就是Son1和Son2）的方法，这就是动态绑定。在java语言中，继承中的覆盖就是是动态绑定的，当我们用父类引用实例化子类时，会根据引用的实际类型调用相应的方法。

java的静态绑定

相对于动态绑定，静态绑定就是指在编译期就已经确定执行哪一个方法。在java中，方法的重载（方法名相同而参数不同）就是静态绑定的，重载时，执行哪一个方法在编译期就已经确定下来了。看一下代码：

    class Father {}
    class Son1 extends Father{}
    class Son2 extends Father{}

    class Execute {
        public void method(Father father){
            System.out.println("This is Father's method");
        }

        public void method(Son1 son){
            System.out.println("This is Son1's method");
        }

        public void method(Son2 son){
            System.out.println("This is Son2's method");
        }
    }

    public class Test {
        public static void main(String[] args){
            Father father = new Father();
            Father s1 = new Son1();
            Father s2 = new Son2();

            Execute exe = new Execute();
            exe.method(father);
            exe.method(s1);
            exe.method(s2);
        }
    }

运行结果如下：

This is Father's method
This is Father's method
This is Father's method

在这里，程序在编译的时候就已经确定使用method(Father father)方法了，不管我们在运行的时候传入的实际类型是什么，它永远都只会执行method(Father father)这个方法。也就是说，java的重载是静态绑定的。

instanceof操作符与转型

有时候，我们希望在使用重载的时候，程序能够根据传入参数的实际类型动态地调用相应的方法，也就是说，我们希望java的重载是动态的，而不是静态的。但是由于java的重载不是动态绑定，我们只能通过程序来人为的判断，我们一般会使用instanceof操作符来进行类型的判断。我们要对method(Father father)进行修改，在方法体中判断运行期间的实际类型，修改后的method(Father father)方法如下：

    public void method(Father father){
        if(father instanceof Son1){
            method((Son1)father);
        }else if(father instanceof Son2){
            method((Son2)father);
        }else if(father instanceof Father){
            System.out.println("This is Father's method");
        }
    }

请注意，我们必须把判断是否是父类的条件（也就是判断是否为Father类的条件）放到最后，否则将一律会被判断为Father类，达不到我们动态判断的目的。修改代码后，程序就可以动态地根据参数的实际类型来调用相应的方法了。运行结果如下：

This is Father's method
This is Son1's method
This is Son2's method

但是这种实现方式有一个明显的缺点，它是伪动态的，仍然需要我们来通过程序来判断类型。假如Father有100个子类的话，还是这样来实现显然是不合适的。必须通过其他更好的方式实现才行，我们可以使用双分派方式来实现动态绑定。

用双分派实现动态绑定

首先，什么是双分派？还记得23种设计模式（9）：访问者模式中一开始举的例子吗？

类A中的方法method1和method2的区别就是，method2是双分派。我们可以看一下java双分派的特点：首先要有一个访问类B，类B提供一个showA(A a) 方法，在方法中，调用类A的method1方法，然后类A的method2方法中调用类B的showA方法并将自己作为参数传给showA。双分派的核心就是这个this对象。说到这里，我们已经明白双分派是怎么回事了，但是它有什么效果呢？就是可以实现方法的动态绑定，我们可以对上面的程序进行修改，代码如下：

    class Father {
        public void accept(Execute exe){
            exe.method(this);
        }
    }
    class Son1 extends Father{
        public void accept(Execute exe){
            exe.method(this);
        }
    }
    class Son2 extends Father{
        public void accept(Execute exe){
            exe.method(this);
        }
    }

    class Execute {
        public void method(Father father){
            System.out.println("This is Father's method");
        }

        public void method(Son1 son){
            System.out.println("This is Son1's method");
        }

        public void method(Son2 son){
            System.out.println("This is Son2's method");
        }
    }

    public class Test {
        public static void main(String[] args){
            Father father = new Father();
            Father s1 = new Son1();
            Father s2 = new Son2();

            Execute exe = new Execute();
            father.accept(exe);
            s1.accept(exe);
            s2.accept(exe);
        }
    }

可以看到我们修改的地方，在Father，Son1，Son2中分别加入一个双分派的方法。调用的时候，原本是调用Execute的method方法，现在改为调用Father的accept方法。运行结果如下：

This is Father's method
This is Son1's method
This is Son2's method

运行结果符合我们的预期，实现了动态绑定。双分派实现动态绑定的本质，就是在重载方法委派的前面加上了继承体系中覆盖的环节，由于覆盖是动态的，所以重载就是动态的了，与使用instanceof操作符的效果是一样的（用instanceof操作符可以实现重载方法动态绑定的原因也是因为instanceof操作符是动态的）。但是与使用instanceof操作符实现动态绑定相比，双分派方式的可扩展性要好的多。