OO 设计模式:如何动态添加方法

Question

我在C#（或Java，无关紧要）中实现了一个简单的树结构，其中一切都围绕着抽象类Node及其一些子类。Node提供了与数学图论相关的方法和属性。例如，Node.Parent 引用父节点，Node.Children 引用子节点

class Node {  
    Node Parent;  
    Node[] Children;
    void appendNode(Node node) { ... }
}  

我正在使用树来执行计算。计算涉及大量递归，我还需要存储每个节点的中间值。对于每个计算，我都向 Node 类引入了其他属性和方法，例如

class Node {  
    Node Parent;  
    Node[] Children; 
    // Calculate weight
    int weight; // current weight
    void recalculateWeight() {
        // perform some heavily recursive stuff
        // involving Parent.recalculateWeight()
        // and update the value of the variable weight
    }
    int price; // current price 
    void recalculatePrice() {
        // perform some heavily recursive stuff
        // involving Parent.recalculatePrice()
        // and update the value of the variable price
    }
    void appendNode(Node node) {
        // ...
        recalculateWeight();
        recalculatePrice();
    }
} 

但现在我不得不放弃这种方法，因为计算值应该动态添加而不更改 Node 类。 动态意味着其他人应该能够在给定的树上实现自己的计算，仅依靠 Node 类的"图论方法"。

你知道什么是好的设计模式吗？

Answer 1

这尖叫着访客模式。

interface Visitor{
    visit(Node node);
}
class Node{
   //...

   void accept(Visitor v){
       //feel free to change visit order to viist children first
       v.visit(this);
       for(Node child : children){
          v.visit(child);
       }
   }
}

然后，您可以将所有不同的计算设置为不同的访客。 创建新类型的计算或遍历根本不会更改Node类。 您只需进行一个新的访客实现。

class WeightVisitor implements Visitor{
   int weight = 0;
   void visit(Node n){
        weight += ...
   }
}

然后每次你想计算体重

WeightVisitor visitor = new WeightVisitor();
rootNode.accept(visitor);
int weight = visitor.getWeight();

Answer 2

这取决于您要实现的目标。有两种不同的方法可以使用节点图：

• 节点只是数据的容器，节点库的用户可以使用它们来存储数据和计算各种内容。这类似于允许您在节点中存储数据、遍历列表、删除节点等的LinkedList，甚至是递归的。但这不需要对节点本身进行任何更改。这些方法完全由客户负责在外部实现。您的节点应该只提供以各种方式迭代它们的方法。并且可能提供一种类型安全（即像List<Type>一样通用）的方式来存储自定义数据。

• 您正在为用户定义的节点提供图形。用户将以自定义方式扩展 Node 类以执行自定义操作。用户仍将使用您提供的图形函数，例如您可以提供的Tree.rebalance(Node root)方法。您的节点类和其他方法应该允许的是使扩展变得容易。

例如，您应该考虑使类和其他方法成为通用方法，以便用户可以完全使用自定义子类型

// That's what you provide. Has all the base functionality of a node
class Node<T extends Node<T>> {
    private T parent;
    private List<T> children;
    public void setParent(T parent) {
        this.parent = parent;
    }
    public T getParent() {
        return this.parent;
    }
    // ...
}
// that's what the user can do with it
class WeightedNode extends Node<WeightedNode> {
    public int weight = 5;
    public void update() {
        WeightedNode parent = getParent();
        // ^^ Typesafe access to WeightedNode!
        this.weight = parent.weight + 1;
        parent.update();
    }
}
class User {
    void use() {
        WeightedNode node = new WeightedNode();
        node.update();
    }
}