Design patterns
Patrón de visitante

Ejemplo de patrón de visitante en C ++

En lugar de

struct IShape
{
    virtual ~IShape() = default;

    virtual void print() const = 0;
    virtual double area() const = 0;
    virtual double perimeter() const = 0;
    // .. and so on
};

Los visitantes pueden ser utilizados:

// The concrete shapes
struct Square;
struct Circle;

// The visitor interface
struct IShapeVisitor
{
    virtual ~IShapeVisitor() = default;
    virtual void visit(const Square&) = 0;
    virtual void visit(const Circle&) = 0;
};

// The shape interface
struct IShape
{
    virtual ~IShape() = default;

    virtual void accept(IShapeVisitor&) const = 0;
};

Ahora las formas concretas:

struct Point {
    double x;
    double y;
};

struct Circle : IShape
{
    Circle(const Point& center, double radius) : center(center), radius(radius) {}
    
    // Each shape has to implement this method the same way
    void accept(IShapeVisitor& visitor) const override { visitor.visit(*this); }

    Point center;
    double radius;
};

struct Square : IShape
{
    Square(const Point& topLeft, double sideLength) :
         topLeft(topLeft), sideLength(sideLength)
    {}

    // Each shape has to implement this method the same way
    void accept(IShapeVisitor& visitor) const override { visitor.visit(*this); }

    Point topLeft;
    double sideLength;
};

luego los visitantes:

struct ShapePrinter : IShapeVisitor
{
    void visit(const Square&) override { std::cout << "Square"; }
    void visit(const Circle&) override { std::cout << "Circle"; }
};

struct ShapeAreaComputer : IShapeVisitor
{
    void visit(const Square& square) override
    {
        area = square.sideLength * square.sideLength;
    }

    void visit(const Circle& circle) override
    {
         area = M_PI * circle.radius * circle.radius;
    }

    double area = 0;
};

struct ShapePerimeterComputer : IShapeVisitor
{
    void visit(const Square& square) override { perimeter = 4. * square.sideLength; }
    void visit(const Circle& circle) override { perimeter = 2. * M_PI * circle.radius; }

    double perimeter = 0.;
};

Y úsalo:

const Square square = {{-1., -1.}, 2.};
const Circle circle{{0., 0.}, 1.};
const IShape* shapes[2] = {&square, &circle};

ShapePrinter shapePrinter;
ShapeAreaComputer shapeAreaComputer;
ShapePerimeterComputer shapePerimeterComputer;

for (const auto* shape : shapes) {
    shape->accept(shapePrinter);
    std::cout << " has an area of ";

    // result will be stored in shapeAreaComputer.area
    shape->accept(shapeAreaComputer);

    // result will be stored in shapePerimeterComputer.perimeter
    shape->accept(shapePerimeterComputer); 

    std::cout << shapeAreaComputer.area
              << ", and a perimeter of "
              << shapePerimeterComputer.perimeter
              << std::endl;
}

Rendimiento esperado:

Square has an area of 4, and a perimeter of 8
Circle has an area of 3.14159, and a perimeter of 6.28319

Manifestación

Explicación :

• In void Square::accept(IShapeVisitor& visitor) const override { visitor.visit(*this); } , se conoce el tipo estático de this y, por lo tanto, la sobrecarga elegida (en el momento de la compilación) es void IVisitor::visit(const Square&); .

• Para square.accept(visitor); llamada, el envío dinámico a través de virtual se utiliza para saber qué accept para llamar.

Pros :

• Puede agregar una nueva funcionalidad ( SerializeAsXml , ...) a la clase IShape simplemente agregando un nuevo visitante.

Contras :

• Agregar una nueva forma concreta ( Triangle , ...) requiere modificar todos los visitantes.

La alternativa de poner todas las funcionalidades como métodos virtual en IShape tiene ventajas y desventajas opuestas: agregar una nueva funcionalidad requiere modificar todas las formas existentes, pero agregar una nueva forma no afecta las clases existentes.

Ejemplo de patrón de visitante en java

Visitor patrón de Visitor permite agregar nuevas operaciones o métodos a un conjunto de clases sin modificar la estructura de esas clases.

Este patrón es especialmente útil cuando desea centralizar una operación particular en un objeto sin extender el objeto o sin modificar el objeto.

Diagrama UML de wikipedia:

Fragmento de código:

import java.util.HashMap;

interface Visitable{
    void accept(Visitor visitor);
}

interface Visitor{
    void logGameStatistics(Chess chess);
    void logGameStatistics(Checkers checkers);
    void logGameStatistics(Ludo ludo);    
}
class GameVisitor implements Visitor{
    public void logGameStatistics(Chess chess){
        System.out.println("Logging Chess statistics: Game Completion duration, number of moves etc..");    
    }
    public void logGameStatistics(Checkers checkers){
        System.out.println("Logging Checkers statistics: Game Completion duration, remaining coins of loser");    
    }
    public void logGameStatistics(Ludo ludo){
        System.out.println("Logging Ludo statistics: Game Completion duration, remaining coins of loser");    
    }
}

abstract class Game{
    // Add game related attributes and methods here
    public Game(){
    
    }
    public void getNextMove(){};
    public void makeNextMove(){}
    public abstract String getName();
}
class Chess extends Game implements Visitable{
    public String getName(){
        return Chess.class.getName();
    }
    public void accept(Visitor visitor){
        visitor.logGameStatistics(this);
    }
}
class Checkers extends Game implements Visitable{
    public String getName(){
        return Checkers.class.getName();
    }
    public void accept(Visitor visitor){
        visitor.logGameStatistics(this);
    }
}
class Ludo extends Game implements Visitable{
    public String getName(){
        return Ludo.class.getName();
    }
    public void accept(Visitor visitor){
        visitor.logGameStatistics(this);
    }
}

public class VisitorPattern{
    public static void main(String args[]){
        Visitor visitor = new GameVisitor();
        Visitable games[] = { new Chess(),new Checkers(), new Ludo()};
        for (Visitable v : games){
            v.accept(visitor);
        }
    }
}

Explicación:

1. Visitable ( Element ) es una interfaz y este método de interfaz debe agregarse a un conjunto de clases.
2. Visitor es una interfaz, que contiene métodos para realizar una operación en elementos Visitable .
3. GameVisitor es una clase que implementa una interfaz de Visitor ( ConcreteVisitor ).
4. Cada elemento Visitable acepta Visitor e invoca un método relevante de interfaz de Visitor .
5. Puedes tratar el Game como Element y los juegos concretos como Chess,Checkers and Ludo como Element ConcreteElements .

En el ejemplo anterior, Chess, Checkers and Ludo son tres juegos diferentes (y clases Visitable ). En un buen día, me encontré con un escenario para registrar estadísticas de cada juego. Por lo tanto, sin modificar la clase individual para implementar la funcionalidad de estadísticas, puede centralizar esa responsabilidad en la clase GameVisitor , que hace el truco por usted sin modificar la estructura de cada juego.

salida:

Logging Chess statistics: Game Completion duration, number of moves etc..
Logging Checkers statistics: Game Completion duration, remaining coins of loser
Logging Ludo statistics: Game Completion duration, remaining coins of loser

Casos de uso / Aplicabilidad:

1. Se deben realizar operaciones similares en objetos de diferentes tipos agrupados en una estructura
2. Necesita ejecutar muchas operaciones distintas y no relacionadas. Separa la operación de los objetos. Estructura.
3. Nuevas operaciones deben ser agregadas sin cambios en la estructura del objeto.
4. Reúna las operaciones relacionadas en una sola clase en lugar de obligarlo a cambiar o derivar clases
5. Agregue funciones a las bibliotecas de clases para las cuales no tiene la fuente o no puede cambiar la fuente

Referencias adicionales:

oodesign

sourcemaking

Ejemplo de visitante en C ++

// A simple class hierarchy that uses the visitor to add functionality.
//
class VehicleVisitor;
class Vehicle
{
    public:
        // To implement the visitor pattern
        // The class simply needs to implement the accept method 
        // That takes a reference to a visitor object that provides
        // new functionality.
        virtual void accept(VehicleVisitor& visitor) = 0
};
class Plane: public Vehicle
{
    public:
        // Each concrete representation simply calls the visit()
        // method on the visitor object passing itself as the parameter.
        virtual void accept(VehicleVisitor& visitor) {visitor.visit(*this);}

        void fly(std::string const& destination);
};
class Train: public Vehicle
{
    public:
        virtual void accept(VehicleVisitor& visitor) {visitor.visit(*this);}

        void locomote(std::string const& destination);
};
class Automobile: public Vehicle
{
    public:
        virtual void accept(VehicleVisitor& visitor) {visitor.visit(*this);}

        void drive(std::string const& destination);
};

class VehicleVisitor
{
    public:
        // The visitor interface implements one method for each class in the
        // hierarchy. When implementing new functionality you just create the
        // functionality required for each type in the appropriate method.

        virtual void visit(Plane& object)      = 0;
        virtual void visit(Train& object)      = 0;
        virtual void visit(Automobile& object) = 0;

    // Note: because each class in the hierarchy needs a virtual method
    // in visitor base class this makes extending the hierarchy ones defined
    // hard.
};

Un ejemplo de uso:

// Add the functionality `Move` to an object via a visitor.
class MoveVehicleVisitor
{
    std::string const& destination;
    public:
        MoveVehicleVisitor(std::string const& destination)
            : destination(destination)
    {}
    virtual void visit(Plane& object)      {object.fly(destination);}
    virtual void visit(Train& object)      {object.locomote(destination);}
    virtual void visit(Automobile& object) {object.drive(destination);}
};

int main()
{
    MoveVehicleVisitor  moveToDenver("Denver");
    Vehicle&            object = getObjectToMove();
    object.accept(moveToDenver);
}

Atravesando objetos grandes

El patrón visitante se puede utilizar para atravesar estructuras.

class GraphVisitor;
class Graph
{
    public:
        class Node
        {
            using Link = std::set<Node>::iterator;
            std::set<Link>   linkTo;
            public:
                void accept(GraphVisitor& visitor);
        };

        void accept(GraphVisitor& visitor);

    private:
        std::set<Node>  nodes;
};

class GraphVisitor
{
    std::set<Graph::Node*>  visited;
    public:
        void visit(Graph& graph)
        {
            visited.clear();
            doVisit(graph);
        } 
        bool visit(Graph::Node& node)
        {
            if (visited.find(&node) != visited.end()) {
                return false;
            }
            visited.insert(&node);
            doVisit(node);
            return true;
        }
    private: 
        virtual void doVisit(Graph& graph)      = 0;
        virtual void doVisit(Graph::Node& node) = 0;
};

void accept(GraphVisitor& visitor)
{
    // Pass the graph to the visitor.
    visitor.visit(*this);

    // Then do a depth first search of the graph.
    // In this situation it is the visitors responsibility
    // to keep track of visited nodes.
    for(auto& node: nodes) {
        node.accept(visitor);
    }
}
void Graph::Node::accept(GraphVisitor& visitor)
{
    // Tell the visitor it is working on a node and see if it was 
    // previously visited.
    if (visitor.visit(*this)) {

        // The pass the visitor to all the linked nodes.
        for(auto& link: linkTo) {
            link->accept(visitor);
        }
    }
}