设计模式-visit模式-在语法树的实践

文章目录

- - 背景
  - 示例代码
  - 分析
  - - 灵活性
    - 双重分派
  - 总结

背景

很多项目代码有accept()用法，在calcite 里也看到了这种，深入了解一下
语法树遍历：编译器通常会将源代码解析成抽象语法树（AST）。为了实现不同的编译阶段，如语法分析、类型检查、代码生成等，访问者模式非常有用。每个阶段可以有自己的访问者类，而无需修改语法树的结构。
例子：一个编译器可以有 TypeCheckVisitor 用于类型检查，CodeGenVisitor 用于生成目标代码。

示例代码

RexNode 接口的源码有accept方法

public abstract class RexNode {/*** Accepts a visitor, dispatching to the right overloaded* {@link RexVisitor#visitInputRef visitXxx} method.** <p>Also see {@link RexUtil#apply(RexVisitor, java.util.List, RexNode)},* which applies a visitor to several expressions simultaneously.*/public abstract <R> R accept(RexVisitor<R> visitor);
}

定义一个visitor类

package com.demo;import org.apache.calcite.rex.*;public class CustomRexVisitor extends RexVisitorImpl<Void> {public CustomRexVisitor() {super(true);  // true 表示遍历整个树}@Overridepublic Void visitInputRef(RexInputRef inputRef) {System.out.println("Visiting input reference: " + inputRef.getIndex());return null;}@Overridepublic Void visitLiteral(RexLiteral literal) {System.out.println("Visiting literal: " + literal.getValue3());return null;}@Overridepublic Void visitCall(RexCall call) {System.out.println("Visiting call: " + call.getOperator().getName());// 继续遍历子表达式for (RexNode operand : call.getOperands()) {operand.accept(this);}return null;}// 可以重写更多的方法来处理其他类型的节点
}

定义


import org.apache.calcite.rel.type.RelDataType;
import org.apache.calcite.rel.type.RelDataTypeFactory;
import org.apache.calcite.rel.type.RelDataTypeSystemImpl;
import org.apache.calcite.rex.RexBuilder;
import org.apache.calcite.rex.RexInputRef;
import org.apache.calcite.rex.RexLiteral;
import org.apache.calcite.rex.RexNode;
import org.apache.calcite.sql.fun.SqlStdOperatorTable;
import org.apache.calcite.sql.type.SqlTypeFactoryImpl;
import org.apache.calcite.sql.type.SqlTypeName;public class RexVisitorExample {public static void main(String[] args) {// 创建类型工厂RelDataTypeFactory typeFactory = new SqlTypeFactoryImpl(new RelDataTypeSystemImpl() { });// 创建字段类型和字面量类型RelDataType intType = typeFactory.createSqlType(SqlTypeName.INTEGER);// 创建字段引用和字面量RexBuilder rexBuilder = new RexBuilder(typeFactory);RexInputRef fieldRef = rexBuilder.makeInputRef(intType, 0);  // 对应字段aRexLiteral literal = rexBuilder.makeLiteral(10, intType);// 创建加法运算表达式RexNode expression = rexBuilder.makeCall(SqlStdOperatorTable.PLUS, fieldRef, literal);// 使用自定义访问者遍历表达式树CustomRexVisitor visitor = new CustomRexVisitor();expression.accept(visitor);}
}

分析

RexNode 有很多种实现，实际上就是打印出来就是一颗语法树，然把在visit 接口类增加对每种数据结构的访问方法，把要实现的具体操作放到visitor 实现类去，达到数据结构和操作之间的解偶。

灵活性

访问者模式的核心思想是通过将操作封装在访问者中，使得可以在不修改数据结构的情况下添加新的操作。这一点通过 accept 方法得以实现。

expression.accept(visitor) 这一调用让表达式树的节点来“接受”一个访问者对象，实际上是节点把自己传递给访问者，由访问者来决定如何处理这个节点。
这意味着访问策略是动态决定的，具体的操作逻辑不再由节点自己决定，而是由传入的访问者对象决定。

双重分派

这个设计背后的一个重要概念是双重分派（Double Dispatch）。
单分派：在普通方法调用中，调用方法的对象类型决定了调用哪个方法，这是一次分派。
双重分派：在访问者模式中，accept 方法的调用对象（即节点）和传入的访问者对象的类型共同决定了最终调用的具体方法。这就是两次分派，或者说双重分派。
在 expression.accept(visitor) 这行代码中：
第一次分派：调用节点的 accept 方法时，由表达式树中的具体节点类型（如 RexLiteral 或 RexCall）决定。
第二次分派：节点将自己传递给访问者，访问者根据节点的具体类型（如 RexLiteral、RexCall 等）选择对应的处理方法（如 visitLiteral、visitCall）。
这意味着操作逻辑不仅依赖于节点的类型，还依赖于传入访问者的类型和访问者的逻辑，从而实现灵活且可扩展的处理方式。