Visitor を Java で

Visitor は、振る舞いに関するデザインパターンの一つで、既存コードを変更することなく、既存のクラス階層に新しい振る舞いの追加を可能とします。

Visitor の代わりに単純にメソッドの多重定義（overload）を使うことができない理由については、別の記事『ビジターと二重ディスパッチ』を参照。

Visitor の詳細

複雑度：

人気度：

使用例： Visitor は、その複雑さと狭い適用範囲のため、あまりよく使われません。

Java のコア・ライブラリーでのこのパターンの使用例です：

図形の XML エクスポート

この例では、幾何学的図形を XML にエキスポートしたいと思っています。ただ、図形のコードはできたら触りたくありません。少なくとも変更は最小に抑えたいと思っています。

結局のところ、 Visitor パターンを使うことにより、図形の階層に、クラスの既存コードを変更することなく任意の振る舞いを追加する仕組みを作り上げることができます。

shapes

shapes/Shape.java: 共通図形インターフェース

package refactoring_guru.visitor.example.shapes;

import refactoring_guru.visitor.example.visitor.Visitor;

public interface Shape {
    void move(int x, int y);
    void draw();
    String accept(Visitor visitor);
}

shapes/Dot.java: 点

package refactoring_guru.visitor.example.shapes;

import refactoring_guru.visitor.example.visitor.Visitor;

public class Dot implements Shape {
    private int id;
    private int x;
    private int y;

    public Dot() {
    }

    public Dot(int id, int x, int y) {
        this.id = id;
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    @Override
    public void move(int x, int y) {
        // move shape
    }

    @Override
    public void draw() {
        // draw shape
    }

    @Override
    public String accept(Visitor visitor) {
        return visitor.visitDot(this);
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

    public int getY() {
        return y;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }
}

shapes/Circle.java: 円

package refactoring_guru.visitor.example.shapes;

import refactoring_guru.visitor.example.visitor.Visitor;

public class Circle extends Dot {
    private int radius;

    public Circle(int id, int x, int y, int radius) {
        super(id, x, y);
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public String accept(Visitor visitor) {
        return visitor.visitCircle(this);
    }

    public int getRadius() {
        return radius;
    }
}

shapes/Rectangle.java: 四角形

package refactoring_guru.visitor.example.shapes;

import refactoring_guru.visitor.example.visitor.Visitor;

public class Rectangle implements Shape {
    private int id;
    private int x;
    private int y;
    private int width;
    private int height;

    public Rectangle(int id, int x, int y, int width, int height) {
        this.id = id;
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    @Override
    public String accept(Visitor visitor) {
        return visitor.visitRectangle(this);
    }

    @Override
    public void move(int x, int y) {
        // move shape
    }

    @Override
    public void draw() {
        // draw shape
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

    public int getY() {
        return y;
    }

    public int getWidth() {
        return width;
    }

    public int getHeight() {
        return height;
    }
}

shapes/CompoundShape.java: 複合図形

package refactoring_guru.visitor.example.shapes;

import refactoring_guru.visitor.example.visitor.Visitor;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class CompoundShape implements Shape {
    public int id;
    public List<Shape> children = new ArrayList<>();

    public CompoundShape(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public void move(int x, int y) {
        // move shape
    }

    @Override
    public void draw() {
        // draw shape
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    @Override
    public String accept(Visitor visitor) {
        return visitor.visitCompoundGraphic(this);
    }

    public void add(Shape shape) {
        children.add(shape);
    }
}

visitor

visitor/Visitor.java: 共通ビジター・インターフェース

package refactoring_guru.visitor.example.visitor;

import refactoring_guru.visitor.example.shapes.Circle;
import refactoring_guru.visitor.example.shapes.CompoundShape;
import refactoring_guru.visitor.example.shapes.Dot;
import refactoring_guru.visitor.example.shapes.Rectangle;

public interface Visitor {
    String visitDot(Dot dot);

    String visitCircle(Circle circle);

    String visitRectangle(Rectangle rectangle);

    String visitCompoundGraphic(CompoundShape cg);
}

visitor/XMLExportVisitor.java: 全図形を XML にエクスポートする具象ビジター

package refactoring_guru.visitor.example.visitor;

import refactoring_guru.visitor.example.shapes.*;

public class XMLExportVisitor implements Visitor {

    public String export(Shape... args) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("<?xml version=\"1.0\" encoding=\"utf-8\"?>" + "\n");
        for (Shape shape : args) {
            sb.append(shape.accept(this)).append("\n");
        }
        return sb.toString();
    }

    public String visitDot(Dot d) {
        return "<dot>" + "\n" +
                "    <id>" + d.getId() + "</id>" + "\n" +
                "    <x>" + d.getX() + "</x>" + "\n" +
                "    <y>" + d.getY() + "</y>" + "\n" +
                "</dot>";
    }

    public String visitCircle(Circle c) {
        return "<circle>" + "\n" +
                "    <id>" + c.getId() + "</id>" + "\n" +
                "    <x>" + c.getX() + "</x>" + "\n" +
                "    <y>" + c.getY() + "</y>" + "\n" +
                "    <radius>" + c.getRadius() + "</radius>" + "\n" +
                "</circle>";
    }

    public String visitRectangle(Rectangle r) {
        return "<rectangle>" + "\n" +
                "    <id>" + r.getId() + "</id>" + "\n" +
                "    <x>" + r.getX() + "</x>" + "\n" +
                "    <y>" + r.getY() + "</y>" + "\n" +
                "    <width>" + r.getWidth() + "</width>" + "\n" +
                "    <height>" + r.getHeight() + "</height>" + "\n" +
                "</rectangle>";
    }

    public String visitCompoundGraphic(CompoundShape cg) {
        return "<compound_graphic>" + "\n" +
                "   <id>" + cg.getId() + "</id>" + "\n" +
                _visitCompoundGraphic(cg) +
                "</compound_graphic>";
    }

    private String _visitCompoundGraphic(CompoundShape cg) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (Shape shape : cg.children) {
            String obj = shape.accept(this);
            // Proper indentation for sub-objects.
            obj = "    " + obj.replace("\n", "\n    ") + "\n";
            sb.append(obj);
        }
        return sb.toString();
    }

}

Demo.java: クライアント・コード

package refactoring_guru.visitor.example;

import refactoring_guru.visitor.example.shapes.*;
import refactoring_guru.visitor.example.visitor.XMLExportVisitor;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Dot dot = new Dot(1, 10, 55);
        Circle circle = new Circle(2, 23, 15, 10);
        Rectangle rectangle = new Rectangle(3, 10, 17, 20, 30);

        CompoundShape compoundShape = new CompoundShape(4);
        compoundShape.add(dot);
        compoundShape.add(circle);
        compoundShape.add(rectangle);

        CompoundShape c = new CompoundShape(5);
        c.add(dot);
        compoundShape.add(c);

        export(circle, compoundShape);
    }

    private static void export(Shape... shapes) {
        XMLExportVisitor exportVisitor = new XMLExportVisitor();
        System.out.println(exportVisitor.export(shapes));
    }
}

OutputDemo.txt: 実行結果

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<circle>
    <id>2</id>
    <x>23</x>
    <y>15</y>
    <radius>10</radius>
</circle>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<compound_graphic>
   <id>4</id>
    <dot>
        <id>1</id>
        <x>10</x>
        <y>55</y>
    </dot>
    <circle>
        <id>2</id>
        <x>23</x>
        <y>15</y>
        <radius>10</radius>
    </circle>
    <rectangle>
        <id>3</id>
        <x>10</x>
        <y>17</y>
        <width>20</width>
        <height>30</height>
    </rectangle>
    <compound_graphic>
       <id>5</id>
        <dot>
            <id>1</id>
            <x>10</x>
            <y>55</y>
        </dot>
    </compound_graphic>
</compound_graphic>