Python 如何实现访问者模式
问题
你要处理由大量不同类型的对象组成的复杂数据结构，每一个对象都需要需要进行不同的处理。比如，遍历一个树形结构，然后根据每个节点的相应状态执行不同的操作。
解决方案
这里遇到的问题在编程领域中是很普遍的，有时候会构建一个由大量不同对象组成的数据结构。假设你要写一个表示数学表达式的程序，那么你可能需要定义如下的类：
classNode: pass classUnaryOperator(Node): def__init__(self,operand): self.operand=operand classBinaryOperator(Node): def__init__(self,left,right): self.left=left self.right=right classAdd(BinaryOperator): pass classSub(BinaryOperator): pass classMul(BinaryOperator): pass classDiv(BinaryOperator): pass classNegate(UnaryOperator): pass classNumber(Node): def__init__(self,value): self.value=value
然后利用这些类构建嵌套数据结构，如下所示：
#Representationof1+2*(3-4)/5 t1=Sub(Number(3),Number(4)) t2=Mul(Number(2),t1) t3=Div(t2,Number(5)) t4=Add(Number(1),t3)
这样做的问题是对于每个表达式，每次都要重新定义一遍，有没有一种更通用的方式让它支持所有的数字和操作符呢。这里我们使用访问者模式可以达到这样的目的：
classNodeVisitor:
defvisit(self,node):
methname='visit_'+type(node).__name__
meth=getattr(self,methname,None)
ifmethisNone:
meth=self.generic_visit
returnmeth(node)
defgeneric_visit(self,node):
raiseRuntimeError('No{}method'.format('visit_'+type(node).__name__))
为了使用这个类，可以定义一个类继承它并且实现各种visit_Name()方法，其中Name是node类型。例如，如果你想求表达式的值，可以这样写：
classEvaluator(NodeVisitor): defvisit_Number(self,node): returnnode.value defvisit_Add(self,node): returnself.visit(node.left)+self.visit(node.right) defvisit_Sub(self,node): returnself.visit(node.left)-self.visit(node.right) defvisit_Mul(self,node): returnself.visit(node.left)*self.visit(node.right) defvisit_Div(self,node): returnself.visit(node.left)/self.visit(node.right) defvisit_Negate(self,node): return-node.operand
使用示例：
>>>e=Evaluator() >>>e.visit(t4) 0.6 >>>
作为一个不同的例子，下面定义一个类在一个栈上面将一个表达式转换成多个操作序列：
classStackCode(NodeVisitor):
defgenerate_code(self,node):
self.instructions=[]
self.visit(node)
returnself.instructions
defvisit_Number(self,node):
self.instructions.append(('PUSH',node.value))
defbinop(self,node,instruction):
self.visit(node.left)
self.visit(node.right)
self.instructions.append((instruction,))
defvisit_Add(self,node):
self.binop(node,'ADD')
defvisit_Sub(self,node):
self.binop(node,'SUB')
defvisit_Mul(self,node):
self.binop(node,'MUL')
defvisit_Div(self,node):
self.binop(node,'DIV')
defunaryop(self,node,instruction):
self.visit(node.operand)
self.instructions.append((instruction,))
defvisit_Negate(self,node):
self.unaryop(node,'NEG')
使用示例：
>>>s=StackCode()
>>>s.generate_code(t4)
[('PUSH',1),('PUSH',2),('PUSH',3),('PUSH',4),('SUB',),
('MUL',),('PUSH',5),('DIV',),('ADD',)]
>>>
讨论
刚开始的时候你可能会写大量的if/else语句来实现，这里访问者模式的好处就是通过getattr()来获取相应的方法，并利用递归来遍历所有的节点：
defbinop(self,node,instruction): self.visit(node.left) self.visit(node.right) self.instructions.append((instruction,))
还有一点需要指出的是，这种技术也是实现其他语言中switch或case语句的方式。比如，如果你正在写一个HTTP框架，你可能会写这样一个请求分发的控制器：
classHTTPHandler: defhandle(self,request): methname='do_'+request.request_method getattr(self,methname)(request) defdo_GET(self,request): pass defdo_POST(self,request): pass defdo_HEAD(self,request): pass
访问者模式一个缺点就是它严重依赖递归，如果数据结构嵌套层次太深可能会有问题，有时候会超过Python的递归深度限制(参考sys.getrecursionlimit())。
在跟解析和编译相关的编程中使用访问者模式是非常常见的。Python本身的ast模块值的关注下，可以去看看源码。
以上就是Python如何实现访问者模式的详细内容，更多关于Python访问者模式的资料请关注毛票票其它相关文章！