16.6 多重派遣
16.6 多重派遣
上述设计方案肯定是令人满意的。系统内新类型的加入涉及添加或修改不同的类，但没有必要在系统内对代码作大范围的改动。除此以外，RTTI 并不象它在 RecycleA.java 里那样被不当地使用。然而，我们仍然有可能更深入一步，以最“纯”的角度来看待 RTTI， 考虑如何在垃圾分类系统中将它完全消灭。
为达到这个目标，首先必须认识到：对所有与不同类型有特殊关联的活动来说——比如侦测一种垃圾的具体类型，并把它置入适当的垃圾筒里——这些活动都应当通过多态性以及动态绑定加以控制。
以前的例子都是先按类型排序，再对属于某种特殊类型的一系列元素进行操作。现在一旦需要操作特定的类型，就请先停下来想一想。事实上，多态性（动态绑定的方法调用）整个的宗旨就是帮我们管理与不同类型有特殊关联的信息。既然如此，为什么还要自己去检查类型呢？
答案在于大家或许不以为然的一个道理：Java 只执行单一派遣。也就是说，假如对多个类型未知的对象执行某项操作，Java 只会为那些类型中的一种调用动态绑定机制。这当然不能解决问题，所以最后不得不人工判断某些类型，才能有效地产生自己的动态绑定行为。
为解决这个缺陷，我们需要用到“多重派遣”机制，这意味着需要建立一个配置，使单一方法调用能产生多个动态方法调用，从而在一次处理过程中正确判断出多种类型。为达到这个要求，需要对多个类型结构进行操作：每一次派遣都需要一个类型结构。下面的例子将对两个结构进行操作：现有的 Trash 系列以及由垃圾筒（Trash Bin）的类型构成的一个系列——不同的垃圾或废品将置入这些筒内。第二个分级结构并非绝对显然的。在这种情况下，我们需要人为地创建它，以执行多重派遣（由于本例只涉及两次派遣，所以称为“双重派遣”）。
16.6.1 实现双重派遣
记住多态性只能通过方法调用才能表现出来，所以假如想使双重派遣正确进行，必须执行两个方法调用：在每种结构中都用一个来判断其中的类型。在 Trash 结构中，将使用一个新的方法调用 addToBin()，它采用的参数是由 TypeBin 构成的一个数组。那个方法将在数组中遍历，尝试将自己加入适当的垃圾筒，这里正是双重派遣发生的地方。
新建立的分级结构是 TypeBin，其中包含了它自己的一个方法，名为 add()，而且也应用了多态性。但要注意一个新特点：add()已进行了“重载”处理，可接受不同的垃圾类型作为参数。因此，双重满足机制的一个关键点是它也要涉及到重载。 程序的重新设计也带来了一个问题：现在的基础类 Trash 必须包含一个 addToBin()方法。为解决这个问题，一个最直接的办法是复制所有代码，并修改基础类。然而，假如没有对源码的控制权，那么还有另一个办法可以考虑：将 addToBin()方法置入一个接口内部，保持 Trash 不变，并继承新的、特殊的类型 Aluminum，Paper，Glass 以及 Cardboard。我们在这里准备采取后一个办法。 这个设计方案中用到的大多数类都必须设为 public（公用）属性，所以它们放置于自己的类内。下面列出接口代码：
//: TypedBinMember.java
// An interface for adding the double dispatching
// method to the trash hierarchy without
// modifying the original hierarchy.
package c16.doubledispatch;
interface TypedBinMember {
// The new method:
boolean addToBin(TypedBin[] tb);
} ///:~
在 Aluminum，Paper，Glass 以及 Cardboard 每个特定的子类型内，都会实现接口 TypeBinMember 的 addToBin()方法，但每种情况下使用的代码“似乎”都是完全一样的：
//: DDAluminum.java
// Aluminum for double dispatching
package c16.doubledispatch;
import c16.trash.*;
public class DDAluminum extends Aluminum
implements TypedBinMember {
public DDAluminum(double wt) { super(wt); }
public boolean addToBin(TypedBin[] tb) {
for(int i = 0; i < tb.length; i++)
if(tb[i].add(this))
return true;
return false;
}
} ///:~
//: DDPaper.java
// Paper for double dispatching
package c16.doubledispatch;
import c16.trash.*;
public class DDPaper extends Paper
implements TypedBinMember {
public DDPaper(double wt) { super(wt); }
public boolean addToBin(TypedBin[] tb) {
for(int i = 0; i < tb.length; i++)
if(tb[i].add(this))
return true;
return false;
}
} ///:~
//: DDGlass.java
// Glass for double dispatching
package c16.doubledispatch;
import c16.trash.*;
public class DDGlass extends Glass
implements TypedBinMember {
public DDGlass(double wt) { super(wt); }
public boolean addToBin(TypedBin[] tb) {
for(int i = 0; i < tb.length; i++)
if(tb[i].add(this))
return true;
return false;
}
} ///:~
//: DDCardboard.java
// Cardboard for double dispatching
package c16.doubledispatch;
import c16.trash.*;
public class DDCardboard extends Cardboard
implements TypedBinMember {
public DDCardboard(double wt) { super(wt); }
public boolean addToBin(TypedBin[] tb) {
for(int i = 0; i < tb.length; i++)
if(tb[i].add(this))
return true;
return false;
}
} ///:~
每个 addToBin()内的代码会为数组中的每个 TypeBin 对象调用 add()。但请注意参数：this。对 Trash 的每个子类来说，this 的类型都是不同的，所以不能认为代码“完全”一样——尽管以后在 Java 里加入参数化类型机制后便可认为一样。这是双重派遣的第一个部分，因为一旦进入这个方法内部，便可知道到底是 Aluminum，Paper，还是其他什么垃圾类型。在对 add()的调用过程中，这种信息是通过 this 的类型传递的。编译器会分析出对 add()正确的重载版本的调用。但由于 tb[i]会产生指向基础类型 TypeBin 的一个指针，所以最终会调用一个不同的方法——具体什么方法取决于当前选择的 TypeBin 的类型。那就是第二次派遣。
下面是 TypeBin 的基础类：
//: TypedBin.java
// Vector that knows how to grab the right type
package c16.doubledispatch;
import c16.trash.*;
import java.util.*;
public abstract class TypedBin {
Vector v = new Vector();
protected boolean addIt(Trash t) {
v.addElement(t);
return true;
}
public Enumeration elements() {
return v.elements();
}
public boolean add(DDAluminum a) {
return false;
}
public boolean add(DDPaper a) {
return false;
}
public boolean add(DDGlass a) {
return false;
}
public boolean add(DDCardboard a) {
return false;
}
} ///:~
可以看到，重载的 add()方法全都会返回 false。如果未在衍生类里对方法进行重载，它就会一直返回 false，而且调用者（目前是 addToBin()）会认为当前 Trash 对象尚未成功加入一个集合，所以会继续查找正确的集合。
在 TypeBin 的每一个子类中，都只有一个重载的方法会被重载——具体取决于准备创建的是什么垃圾筒类型。举个例子来说，CardboardBin 会重载 add(DDCardboard)。重载的方法会将垃圾对象加入它的集合，并返回 true。而 CardboardBin 中剩余的所有 add()方法都会继续返回 false，因为它们尚未重载。事实上，假如在这里采用了参数化类型机制，Java 代码的自动创建就要方便得多（使用 C++的“模板”，我们不必费事地为子类编码，或者将 addToBin()方法置入 Trash 里；Java 在这方面尚有待改进）。
由于对这个例子来说，垃圾的类型已经定制并置入一个不同的目录，所以需要用一个不同的垃圾数据文件令其运转起来。下面是一个示范性的 DDTrash.dat：
c16.DoubleDispatch.DDGlass:54
c16.DoubleDispatch.DDPaper:22
c16.DoubleDispatch.DDPaper:11
c16.DoubleDispatch.DDGlass:17
c16.DoubleDispatch.DDAluminum:89
c16.DoubleDispatch.DDPaper:88
c16.DoubleDispatch.DDAluminum:76
c16.DoubleDispatch.DDCardboard:96
c16.DoubleDispatch.DDAluminum:25
c16.DoubleDispatch.DDAluminum:34
c16.DoubleDispatch.DDGlass:11
c16.DoubleDispatch.DDGlass:68
c16.DoubleDispatch.DDGlass:43
c16.DoubleDispatch.DDAluminum:27
c16.DoubleDispatch.DDCardboard:44
c16.DoubleDispatch.DDAluminum:18
c16.DoubleDispatch.DDPaper:91
c16.DoubleDispatch.DDGlass:63
c16.DoubleDispatch.DDGlass:50
c16.DoubleDispatch.DDGlass:80
c16.DoubleDispatch.DDAluminum:81
c16.DoubleDispatch.DDCardboard:12
c16.DoubleDispatch.DDGlass:12
c16.DoubleDispatch.DDGlass:54
c16.DoubleDispatch.DDAluminum:36
c16.DoubleDispatch.DDAluminum:93
c16.DoubleDispatch.DDGlass:93
c16.DoubleDispatch.DDPaper:80
c16.DoubleDispatch.DDGlass:36
c16.DoubleDispatch.DDGlass:12
c16.DoubleDispatch.DDGlass:60
c16.DoubleDispatch.DDPaper:66
c16.DoubleDispatch.DDAluminum:36
c16.DoubleDispatch.DDCardboard:22
下面列出程序剩余的部分：
//: DoubleDispatch.java
// Using multiple dispatching to handle more
// than one unknown type during a method call.
package c16.doubledispatch;
import c16.trash.*;
import java.util.*;
class AluminumBin extends TypedBin {
public boolean add(DDAluminum a) {
return addIt(a);
}
}
class PaperBin extends TypedBin {
public boolean add(DDPaper a) {
return addIt(a);
}
}
class GlassBin extends TypedBin {
public boolean add(DDGlass a) {
return addIt(a);
}
}
class CardboardBin extends TypedBin {
public boolean add(DDCardboard a) {
return addIt(a);
}
}
class TrashBinSet {
private TypedBin[] binSet = {
new AluminumBin(),
new PaperBin(),
new GlassBin(),
new CardboardBin()
};
public void sortIntoBins(Vector bin) {
Enumeration e = bin.elements();
while(e.hasMoreElements()) {
TypedBinMember t =
(TypedBinMember)e.nextElement();
if(!t.addToBin(binSet))
System.err.println("Couldn't add " + t);
}
}
public TypedBin[] binSet() { return binSet; }
}
public class DoubleDispatch {
public static void main(String[] args) {
Vector bin = new Vector();
TrashBinSet bins = new TrashBinSet();
// ParseTrash still works, without changes:
ParseTrash.fillBin("DDTrash.dat", bin);
// Sort from the master bin into the
// individually-typed bins:
bins.sortIntoBins(bin);
TypedBin[] tb = bins.binSet();
// Perform sumValue for each bin...
for(int i = 0; i < tb.length; i++)
Trash.sumValue(tb[i].v);
// ... and for the master bin
Trash.sumValue(bin);
}
} ///:~
其中，TrashBinSet 封装了各种不同类型的 TypeBin，同时还有 sortIntoBins()方法。所有双重派遣事件都会在那个方法里发生。可以看到，一旦设置好结构，再归类成各种 TypeBin 的工作就变得十分简单了。除此以外，两个动态方法调用的效率可能也比其他排序方法高一些。
注意这个系统的方便性主要体现在 main()中，同时还要注意到任何特定的类型信息在 main()中都是完全独立的。只与 Trash 基础类接口通信的其他所有方法都不会受到 Trash 类中发生的改变的干扰。
添加新类型需要作出的改动是完全孤立的：我们随同 addToBin()方法继承 Trash 的新类型，然后继承一个新的 TypeBin（这实际只是一个副本，可以简单地编辑），最后将一种新类型加入 TrashBinSet 的集合初化化过程。