设计模式随笔－让众口不再难调 (转)
吕震宇
"众口难调"出自宋·欧阳修《归田录》卷一："补仲山之衮，虽曲尽于巧心；和傅说之羹，实难调于众口。"其原意是各人的口味不同，很难做出一种饭菜使所有的人都感到好吃。众口是否真的难调呢？其实有个不错的办法可以解决众口难调的问题，那就是吃"自助餐"。
面对众口难调的问题去吃"自助餐"已经不是什么新鲜事，承办一个几百人、几千人的会议往往采用的都是自助餐的方式，让来宾各取所需，这就是所谓的以不变应万变。用更通俗的话来说，就是"东西都在这儿，自己看着办吧"。
在程序设计中解决这种众口难调的问题用的就是Visitor模式。在这里"众口难调"是指很难设计出一组对象（一桌饭菜）符合每个调用者的需要（口味），因为你根本就无法预料到这组对象的访问者是谁，有什么样的调用请求，访问什么样的数据。那么对付众口难调的方法"以不变应万变"在Visitor模式中就是指让一桌饭菜从你面前过，自己看着办就行了。
当然这里也有个先决条件，那就是你对每样饭菜都有一定的了解，自己才能做出选择。否则可能会瞪着一盘摆满小石子的盘子不知所措。反过来说，饭菜不需要知道来这里就餐的人的口味是什么，只管放出来让客人看着办就行了。这样，顾客和饭菜之间是不均衡的。顾客必须"有备而来"，但饭菜却对顾客却"一视同仁"。
using System;using System.Collections;abstract class Visitor
{
public abstract void VisitCoffee(Coffee c); public abstract void VisitMeat(Meat m); public abstract void VisitVegetable(Vegetable v);
}class ZhangSan : Visitor{ public override void VisitCoffee(Coffee c)
{
Console.Write( "{0}: Take a cup of {1}, ",this, c); c.AddMilk(); c.AddSugar(); Console.WriteLine();
} public override void VisitVegetable(Vegetable v) { Console.WriteLine( "{0}: Take some {1}", this, v ); } public override void VisitMeat(Meat m) { Console.WriteLine( "I don't want any meat!"); }}class LiSi : Visitor{ public override void VisitCoffee(Coffee c) { Console.Write( "{0}: Take a cup of {1}, ",this, c); c.AddSugar(); Console.WriteLine(); } public override void VisitVegetable(Vegetable v) { Console.WriteLine( "{0}: Take some {1}", this, v ); } public override void VisitMeat(Meat m) { Console.WriteLine( "{0}: Take some {1}", this, m ); }}abstract class Food{ abstract public void Accept( Visitor visitor );}class Coffee: Food { override public void Accept( Visitor visitor ) { visitor.VisitCoffee( this ); } public void AddSugar() { Console.Write("add sugar. "); } public void AddMilk() { Console.Write("add milk. "); }}class Meat: Food { override public void Accept( Visitor visitor ) { visitor.VisitMeat( this ); }}class Vegetable: Food { override public void Accept( Visitor visitor ) { visitor.VisitVegetable( this ); }}class BuffetDinner{ private ArrayList elements = new ArrayList(); public void Attach( Food element ) { elements.Add( element ); } public void Detach( Food element ) { elements.Remove( element ); } public void Accept( Visitor visitor ) { foreach( Food f in elements ) f.Accept( visitor ); }}public class Client{ public static void Main( string[] args ) { BuffetDinner b = new BuffetDinner(); b.Attach(new Coffee()); b.Attach(new Vegetable()); b.Attach(new Meat()); ZhangSan z = new ZhangSan(); LiSi l = new LiSi(); b.Accept( z ); Console.WriteLine("----------------------"); b.Accept( l ); }}但是，Visitor模式中所蕴涵的思想绝非一个众口难调的例子所能完全表达的。其中还有"条件外置"（我起的名字）的含义在里面（应当归纳到"Find what vary and encapsulate it"的范畴，是我对这句话的理解），也就是说将条件判断从一个类中抽取出来，或交由专门的对象进行处理，或通过配置文件由用户手工控制。说白了就是做成"活"的。这种"条件外置"往往离不开多态的帮忙。面向对象中多态性是说，可以将子类型对象赋值给父类型对象，如果子类型复写了父类型的某个方法，那么当调用父类型对象的此方法时，自动转而调用子类型复写后的方法。条件外置在众多的模式中都有体现：
比如在简单工厂模式中，我们需要判断类型，然后进行加工，如下：
public Light Create(string LightType){ if(LightType == "Bulb") return new BulbLight(); else if(LightType == "Tube") return new TubeLight(); else return null;}我们就可以让BulbLight与TubeLight共同继承自Light，再加上一个与之相对应的工厂架构，于是条件便外置到了客户端的手中：
public static void Main(){ Creator c = new BulbCreator(); Light l = c.factory(); l.TurnOn(); l.TurnOff(); }}如果你想生产什么样子的灯泡就给 Creater c 赋值什么类型的工厂就行了。有人可能还会问，那什么时候使用什么类型的工厂不还是要进行条件判断吗，对了，条件外置后总还是要有人处理的，只不过不在Factory里面，也不在Light里面。你可以集中管理，也可以用配置文件，总之保证了系统绝大多数模块的稳定性。
另外，在策略模式的案例中，如果没有应用"策略模式"，那么我们也必须在业务对象中使用一个长长的If结构，判断何时使用哪个策略。但是借助多态性将"条件外置"后，便将判断控制权交由其他类进行处理，使得业务对象更加稳定。
至于到底将条件放到什么地方有很多解决办法，其一是放到一个专门的类中，这便应了《Design Pattern Explained》一书中的"Find what vary and Encapsulate it."这句话，发现变化的东西并且将其封装起来。其二，就是外置成基于XML或纯文本的配置文件，随时可以方便的进行修改。如果愿意，甚至可以编写一个图形化配置工具实现这一功能。
但是条件外置带来的"负"面影响便是需要"Design to Interface（针对接口或抽象编程）"。针对抽象编程增加了系统的稳定性，提高了可扩展性，并且让用户只与抽象打交道，恰好也应用了"最小知识原则"。但这对于必须了解对象类型的系统却是个灾难。Visitor模式便是在这个灾难中成活下来的一个很好的例子。虽然还有些争议，但解决的已经是很好了。
那么在Visitor模式中又是如何将"条件外置"的呢？这个外置工作恐怕比起前两种类型要复杂一些，用到了双重分派（Double Dispatch），所以我们还要从头说起。先让我们现看看没有用Visitor模式的"众口难调"的例子。
using System;using System.Collections;public class Visitor{ public virtual void Visit(ArrayList dinner) { foreach(object f in dinner) { if(f is Coffee) VisitCoffee((Coffee)f); else if(f is Vegetable) VisitVegetable((Vegetable)f); else if(f is Meat) VisitMeat((Meat)f); else { // do nothing } } } protected virtual void VisitCoffee(Coffee c){} protected virtual void VisitVegetable(Vegetable v){} protected virtual void VisitMeat(Meat m){}}public class ZhangSan : Visitor{ protected override void VisitCoffee(Coffee c) { Console.Write( "{0}: Take a cup of {1}, ",this, c); c.AddMilk(); c.AddSugar(); Console.WriteLine(); } protected override void VisitVegetable(Vegetable v) { Console.WriteLine( "{0}: Take some {1}", this, v ); } protected override void VisitMeat(Meat m) { Console.WriteLine( "I don't want any meat!"); }}public class Coffee{ public void AddSugar() { Console.Write("add sugar. "); } public void AddMilk() { Console.Write("add milk. "); }}public class Meat{}public class Vegetable{}public class Client{ private static ArrayList dinner = new ArrayList(); public static void Main( string[] args ) { dinner.Add(new Coffee()); dinner.Add(new Vegetable()); dinner.Add(new Meat()); ZhangSan z = new ZhangSan(); z.Visit(dinner); }}在这个例子中，各类食物没有公共父类，所以顾客在Visit的时候，必须将各类食物视作object，然后进行类型判断，再分别进行处理，处理时还不要忘了进行类型转换。长长的If结构会给系统引入很多不必要的麻烦，降低了系统的扩展性。
下面我对它应用条件外置：为了利用多态性，我们需要给条件中出现过的咖啡、蔬菜、肉赋予一个公共的父类"食物"。但这对我们这个例子这似乎是远远不够的。因为我们的顾客要"看菜吃饭"，如果利用多态性隐藏了类型信息，只针对抽象"食物"编程的化，我们便失去了"看菜吃饭"的功能，我想这是谁也不希望发生的事情。因此，我们唯一的方法就是多态后再进行"回调"，让每个具体类（咖啡、蔬菜、肉）自己报上名来，并且自己主动"回调"Visitor中与类型相关的方法。这样，Visitor只需撒下天罗地网，静待食物找上门来。这便是我对双重分派的一个认识。双重分派利用多态和回调消除了条件判断（这里没有外置条件），但也引入了一些新的问题：那就是当食物扩展时（比如说加入米饭），必须修改Visitor的天罗地网以提供米饭的回调函数，如果继承自Visitor的类很多的化，这个系统就变得脆弱起来。其实这也是我在后面要讨论的问题。
Visitor模式的的脆弱在于每个Visitor必须对所有它要访问的对象有个清晰的了解，一旦增加新类型对象，导致每个Visitor都必须发生变化。另外所有Element（在这个例子中是指具体食物）在进行回调的时候，也必须清楚回调的是Visitor的什么方法，方法名是什么等等，造成类与类之间耦合过于紧密。有没有更好的办法呢？我这里说说我的思路：
我的解决办法是二次利用多态性，并辅以模板方法模式（其实算不上模板方法，充其量算个缺省实现罢了）。C#中的多态性分成两个层面，一个是我们说的继承多态性，另外一个就是方法多态性。方法多态性是指某个类可以包含多个同名方法，但签名不同。系统在进行调用时自动匹配签名最相近的一个方法。我们平时使用最多的Console.WriteLine方法便有19个签名各异的"多态"。改造后的Visitor代码如下：
public class Visitor{ public virtual void Visit(Meat m) { this.Visit((object)m); } public virtual void Visit(Vegetable v) { this.Visit((object)v); } public virtual void Visit(Coffee c) { this.Visit((object)c); } public void Visit(Object f) { // do nothing }}可见，Visit方法总共有四个不同的签名。在缺省实现中，各方法都转而调用public void Visit(Object f)方法，也就是什么都不作。当客户调用Visit方法时，会自动匹配类型。如果匹配不上的类型也会最终落到public void Visit(Object f)方法的怀抱中。在Visitor的子类中，只需实现关注的焦点就行了。例如某人只吃蔬菜不吃肉，那么他就没有必要再复写Visit(Meat m)方法了。这么做带来的另外一个好处就是，当添加新的食品时，即使不改变Visitor的代码，也不会产生任何编译或运行时的错误。如果修改，也只需修改Visitor类并提供一个缺省实现。Visitor的子类如果并不关心新增加的类，便可不做任何改动。完整的代码如下：
using System;using System.Collections;public class Visitor{ public virtual void Visit(Meat m) { this.Visit((object)m); } public virtual void Visit(Vegetable v) { this.Visit((object)v); } public virtual void Visit(Coffee c) { this.Visit((object)c); } public void Visit(Object o) { // do nothing }}public class ZhangSan : Visitor{ public override void Visit(Coffee c) { Console.Write( "{0}: Take a cup of {1}, ",this, c); c.AddMilk(); c.AddSugar(); Console.WriteLine(); } public override void Visit(Vegetable v) { Console.WriteLine( "{0}: Take some {1}", this, v ); }}public class LiSi : Visitor{ public override void Visit(Coffee c) { Console.Write( "{0}: Take a cup of {1}, ",this, c); c.AddSugar(); Console.WriteLine(); } public override void Visit(Meat v) { Console.WriteLine( "{0}: Take some {1}", this, v ); }}public abstract class Food{ public abstract void Accept( Visitor visitor );}public class Coffee: Food { public override void Accept( Visitor visitor ) { visitor.Visit(this); } public void AddSugar() { Console.Write("add sugar. "); } public void AddMilk() { Console.Write("add milk. "); }}public class Meat: Food { public override void Accept( Visitor visitor ) { visitor.Visit(this); }}public class Vegetable: Food { public override void Accept( Visitor visitor ) { visitor.Visit(this); }}public class BuffetDinner{ private ArrayList elements = new ArrayList(); public void Attach( Food element ) { elements.Add( element ); } public void Detach( Food element ) { elements.Remove( element ); } public void Accept( Visitor visitor ) { foreach( Food f in elements ) f.Accept( visitor ); }}public class Client{ public static void Main( string[] args ) { BuffetDinner b = new BuffetDinner(); b.Attach(new Coffee()); b.Attach(new Vegetable()); b.Attach(new Meat()); ZhangSan z = new ZhangSan(); LiSi l = new LiSi(); b.Accept( z ); Console.WriteLine("----------------------"); b.Accept( l ); }}"条件外置"是我对封装变化的一个理解。现在才发现，原来设计模式中还有很多深奥的东西等待开发呢。
