Java特性之设计模式【访问者模式】

一、访问者模式

概述

在访问者模式（Visitor Pattern）中，我们使用了一个访问者类，它改变了元素类的执行算法。通过这种方式，元素的执行算法可以随着访问者改变而改变。这种类型的设计模式属于行为型模式。根据模式，元素对象已接受访问者对象，这样访问者对象就可以处理元素对象上的操作

主要解决：

解决在稳定数据结构和易变操作之间的耦合问题，使得操作可以独立于数据结构变化

何时使用：

当需要对数据结构中的元素进行多种操作，并且这些操作之间存在一定的关联或依赖关系时，可以使用访问者模式。访问者模式可以通过在访问者中保存中间结果或状态，实现多个操作之间的数据共享和协作

优缺点

优点：

单一职责原则：访问者模式符合单一职责原则，每个类只负责一项职责
扩展性：容易为数据结构添加新的操作
灵活性：访问者可以独立于数据结构变化

缺点：

违反迪米特原则：元素需要向访问者公开其内部信息
元素类难以变更：元素类需要维持与访问者的兼容
依赖具体类：访问者模式依赖于具体类而不是接口，违反了依赖倒置原则

注意事项

访问者模式可以用于功能统一，如报表生成、用户界面显示、拦截器和过滤器等

1. 各个角色介绍

1.1 访问者（Visitor）

定义了访问元素的接口

1.2 具体访问者（Concrete Visitor）

实现访问者接口，提供对每个具体元素类的访问和相应操作

1.3 元素（Element）

定义了一个接受访问者的方法

1.4 具体元素（Concrete Element）

实现元素接口，提供一个accept方法，允许访问者访问并操作

1.5 对象结构（Object Structure）（可选）

定义了如何组装具体元素，如一个组合类

2. UML图

我们将创建一个定义接受操作的 ComputerPart 接口。Keyboard 、Mouse 、Monitor 和 Computer 是实现了 ComputerPart 接口的实体类。我们将定义另一个接口 ComputerPartVisitor ，它定义了访问者类的操作。Computer 使用实体访问者来执行相应的动作

3. 具体例子和代码

角色分配

ComputerPart：电脑零件
- Computer：电脑
- Keyboard：键盘
- Monitor：显示器
- Mouse：鼠标
ComputerPartVisitor：电脑零件访问者
- ComputerPartDisplayVisitor：电脑零件展示访问者

3.1 访问者接口及其实现类

ComputerPartVisitor

java 复制代码

package com.vinjcent.prototype.visitor;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 电脑零件访问者（访问者角色）
 * @since 2024/6/5 19:43
 */
public interface ComputerPartVisitor {

    /**
     * 访问电脑
     *
     * @param computer 电脑
     */
    void visit(Computer computer);

    /**
     * 访问鼠标
     *
     * @param mouse 鼠标
     */
    void visit(Mouse mouse);

    /**
     * 访问键盘
     *
     * @param keyboard 键盘
     */
    void visit(Keyboard keyboard);

    /**
     * 访问显示器
     *
     * @param monitor 显示器
     */
    void visit(Monitor monitor);

}

ComputerPartDisplayVisitor

java 复制代码

package com.vinjcent.prototype.visitor;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 电脑零件展示访问者
 * @since 2024/6/5 20:00
 */
public class ComputerPartDisplayVisitor implements ComputerPartVisitor {

    @Override
    public void visit(Computer computer) {
        System.out.println("Displaying Computer.");
    }

    @Override
    public void visit(Mouse mouse) {
        System.out.println("Displaying Mouse.");
    }

    @Override
    public void visit(Keyboard keyboard) {
        System.out.println("Displaying Keyboard.");
    }

    @Override
    public void visit(Monitor monitor) {
        System.out.println("Displaying Monitor.");
    }

}

3.3 测试主函数

java 复制代码

package com.vinjcent.prototype.visitor;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 访问者模式
 * @since 2024/6/5 20:07
 */
public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        ComputerPart computer = new Computer();
        computer.accept(new ComputerPartDisplayVisitor());
        
    }

}

测试结果

4. 使用场景

当需要对一个对象结构中的对象执行多种不同的且不相关的操作时，尤其是这些操作需要避免"污染"对象类本身