学习Visitor Pattern 有感而发！override and overload

　　通过阅读各位前辈写的博文，像吕震宇，idior，李建忠WebCast等，对Visitor模式有一定的了解，有感而记录下来，以备忘。

　　Visitor Pattern 假设了这样一个场景，在一个类型层次中，如果类型的个数稳定，且对类型操作不稳定（根据需求可能会变化）。在该模式中有个Double Dispatch的概念，即Element抽象一次，Visitor抽象一次多态。还有一次编译时多态（overload）。在Element中有Accept方法，留出以后可能扩展的操作，在ConcreteElement中，有如下关键点

public override void Accept(Visitor v)
    {
        v.Visit(this);
    }

将具体的Element传递到Visitor中，并通过overload确定调用Visit的那个版本重载。该模式将元素的数据结构和对其的操作分离，以后需要添加额外操作添加新的Visitor实现即可。缺点就是类型的个数不变，如果需要添加新类型元素，那么Visitor抽象也需要修改。所以一般抽象的是稳定的，封装的是变化点。

 

2、方法的重载中，参数的类型是否可以在run-time时，实现绑定呢？在idior的文章中有详细解释，在该文中，去掉Element抽象中的Accept方法，由Visitor中的一个方法Visit(Element e)作为入口，然后动态调用具体的目标重载方法。文中解释过，GOF设计模式，是十几年前的作品，那个时候没有元数据和Reflection，overload是发生在编译时，所以Visitor模式需要double-dispatch。并给出了一个使用反射的方法，如下：

public int Visit(Expression e)
     {
            Type[] types = new Type[] { e.GetType() };
            MethodInfo mi = this.GetType().GetMethod("Visit", types);
            if (mi==null)
                throw new Exception("UnSupported!");
            else
                return (int)mi.Invoke(this,new object[]{e});
     }

该方法作为入口，动态调用具体的重载方法。这里对我很有启发，reflection如果在循环中可能会对性能有影响，故考虑缓存优化一下，如下：

    class EvaluateVisitor
    {
        Dictionary<Type, Func<EvaluateVisitor, Expression, int>> cache = new Dictionary<Type, Func<EvaluateVisitor, Expression, int>>();
        /// <summary>
        /// 根据实际的Type，动态生成一个（对目标方法Visit(XXXExpression e）的直接调用）委托
        /// </summary>
        /// <param name="type"></param>
        /// <returns></returns>
        private Func<EvaluateVisitor, Expression, int> BuildFunc(Type type)
        {//(inst,e)=>inst.Visit((XXXExpression)e);
            MethodInfo mi = this.GetType().GetMethod("Visit", new Type[] { type });
            if (mi == null)
                throw new Exception("UnSupported!");

            LE.ParameterExpression paramExp = LE.Expression.Parameter(typeof(Expression), "e");
            LE.ParameterExpression instance = LE.Expression.Parameter(this.GetType(), "inst");
            LE.MethodCallExpression methodCallExp = LE.Expression.Call(instance, mi, LE.Expression.Convert(paramExp, type));
            var lambda = LE.Expression.Lambda<Func<EvaluateVisitor, Expression, int>>(methodCallExp, instance, paramExp);
            return lambda.Compile();
        }
        private Func<EvaluateVisitor, Expression, int> GetTargetVisit(Type type) 
        { 
            Func<EvaluateVisitor, Expression, int> result;
            if (!cache.TryGetValue(type, out result))
            {
                result = BuildFunc(type);
                cache.Add(type,result);
            }

            return result;
        }

        public int Visit(ConstantExpression e)
        {
            return e.Constant;
        }
        public int Visit(SumExpression e)
        {
            return Visit(e.Left) + Visit(e.Right);
        }

        public int Visit(Expression e)
        {
            //Type[] types = new Type[] { e.GetType() };
            //MethodInfo mi = this.GetType().GetMethod("Visit", types);
            //if (mi == null)
            //    throw new Exception("UnSupported!");
            //else
            //    return (int)mi.Invoke(this, new object[] { e });
            Type t = e.GetType();
            var target = GetTargetVisit(t);//在run-time，获取对目标方法的调用
            return target(this, e);
        }
    }

在这里，对于每一个类型对应重载方法，做一个cache，根据type动态生成一个委托，该委托去调用目标方法（Visit）。这样不用每次都去反射了，提高性能。从这里看出NET3.0之后Expression Tree功能很强大，它允许我们在run-time时候动态生成一个委托，而调用委托的性能和直接调用Method几乎一样。有兴趣的同学可以参考我之前的文章《让CLR帮我写代码》。

 

3、在.NET中，ExpressionVisitor类用来操作Expression Tree的，也是一个visitor模式的应用，大家有兴趣可以去看看。

 

先写到这里了，欢迎大家交流，不正之处，还请指正，谢谢！