初识设计模式——双重分发（Double Dispatch）

在设计模式中，双重分发（Double Dispatch）是一种通过两次动态类型绑定（运行时多态）来决定方法调用的技术。它允许在程序运行时，根据两个对象的实际类型选择具体的行为，而非编译时的静态类型。这种机制常用于需要根据多个对象类型进行复杂调度的场景，典型应用是访问者模式（Visitor Pattern）。

核心概念

单重分发（Single Dispatch）

基于单个对象的运行时类型调用方法，是面向对象语言的基本多态机制（如 Java 的虚方法、C++ 的虚函数）。

双重分发（Double Dispatch）

需要根据两个对象的运行时类型决定行为，分两步完成动态绑定：

• 第一次分发：根据第一个对象的类型选择方法。
• 第二次分发：在第一次选择的方法中，根据第二个对象的类型进一步选择具体实现。

多重分发（Multiple Dispatch）

更一般化的概念，指基于多个对象的运行时类型来动态确定调用的方法或逻辑，不限于两个对象（例如三个或更多类型的组合）。

在编程中，多重分发机制通常需要语言或框架的支持（如 Common Lisp、Clojure 等语言原生支持，而 Java、PHP 等语言需通过设计模式或类型判断模拟）。

示例

以下是一个纯双重分发的 PHP 示例（不依赖任何设计模式），通过「动物行为模拟」场景直接展示两次动态类型绑定。

<?php
// 定义第一维度：动物类型（父类）
abstract class Animal {
    // 第一次分发：根据 Animal 子类类型调用具体 act()
    abstract public function act(Action $action): string;
}

// 具体动物 1：狗
class Dog extends Animal {
    // 第二次分发：在 Dog 的 act() 中，根据 Action 子类类型分支
    public function act(Action $action): string {
        return match (true) {
            $action instanceof Bark => "🐶 汪汪叫！",
            $action instanceof Jump => "🐶 跳得老高！",
            default => "🐶 不知道该怎么办..."
        };
    }
}

// 具体动物 2：猫
class Cat extends Animal {
    public function act(Action $action): string {
        return match (true) {
            $action instanceof Bark => "🐱 （嫌弃地转身）",
            $action instanceof Jump => "🐱 优雅落地～",
            default => "🐱 甩尾巴ing..."
        };
    }
}

// 定义第二维度：动作类型（父接口）
interface Action {}

// 具体动作 1：叫
class Bark implements Action {}

// 具体动作 2：跳
class Jump implements Action {}

// 双重分发演示
$animals = [
    new Dog(),  // 狗
    new Cat()   // 猫
];

$actions = [
    new Bark(), // 叫的动作
    new Jump()  // 跳的动作
];

// 执行双重分发（两次类型绑定）
foreach ($animals as $animal) {
    foreach ($actions as $action) {
        // 第一次分发：根据 $animal 实际类型（Dog/Cat）调用对应的 act()
        // 第二次分发：在 act() 内部，根据 $action 实际类型（Bark/Jump）返回不同结果
        echo "{$animal::class} 面对 " . $action::class . " → " 
           . $animal->act($action) . "\n";
    }
    echo "———\n";
}

执行结果

Dog 面对 Bark → 🐶 汪汪叫！
Dog 面对 Jump → 🐶 跳得老高！
———
Cat 面对 Bark → 🐱 （嫌弃地转身）
Cat 面对 Jump → 🐱 优雅落地～
———

关键特点

• 两次动态绑定：
  • 第一次通过元素的accept方法确定元素类型，第二次通过访问者的visit重载方法确定访问者类型。
  • 最终行为由元素和访问者的组合类型决定。
• 解耦数据与操作：
  • 访问者模式通过双重分发，将对数据结构的操作（访问者）与数据本身（元素）分离。新增操作时只需扩展访问者类，无需修改元素类，符合开放 - 封闭原则。
• 适用场景：
  • 当一个对象结构包含多种类型的元素，且需要对这些元素执行多种不同操作时（如编译器的抽象语法树遍历、复杂报表生成）。
  • 需要避免在元素类中堆砌大量与具体操作相关的方法。

双重分发/多重分发的优缺点

优点：

• 扩展性强：新增操作类型时，只需添加新的访问者，不修改现有元素代码。
• 职责分离：数据结构与操作逻辑解耦，代码更清晰。

缺点：

• 复杂度增加：需要维护元素和访问者的双重层次结构，增加设计和理解成本。
• 违反封装性：访问者可能需要暴露元素的内部细节（如通过public方法）。

总结

双重分发是实现复杂多态的重要技术，核心是通过两次动态类型绑定，让两个对象的实际类型共同决定执行的行为。它是访问者模式的核心机制，适用于需要将数据结构与操作解耦的场景。理解双重分发有助于掌握面向对象设计中更灵活的多态应用，尤其是在处理多层次类型交互时。