访问者模式 - 技术栈

访问者模式（Visitor Pattern）是一种行为型设计模式，它允许你在不修改对象结构的情况下向对象集合中添加新的操作。这一模式通过将操作分离到单独的访问者类中来实现，这些访问者类包含了对各种对象类型进行操作的逻辑。

结构

Visitor接口‌

定义一个或多个访问操作，每个操作对应一个对象类型，这些操作是抽象的，具体的实现由具体的访问者类提供。

java 复制代码

package org.example.visitor;

public interface Visitor {
    void visit(Circle circle);
    void visit(Rectangle rectangle);
}

ConcreteVisitor‌ 类实现 Vistor 接口

实现Visitor接口中定义的操作，对每个具体对象类型执行特定的行为。

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package org.example.visitor;

public class AreaVisitor implements Visitor{
    private double totalArea = 0;

    @Override
    public void visit(Circle circle) {
        totalArea += Math.PI * circle.getRadius() * circle.getRadius();
    }

    @Override
    public void visit(Rectangle rectangle) {
        totalArea += rectangle.getWidth() * rectangle.getHeight();
    }

    public double getTotalArea() {
        return totalArea;
    }
}

‌Element接口‌

定义一个Accept操作，该操作接受一个访问者对象作为参数，Element接口是抽象的，具体的实现由具体的元素类提供。

java 复制代码

package org.example.visitor;

public interface Element {
    void accept(Visitor visitor);
}

‌ConcreteElement‌ 类实现 Element 接口

实现Element接口中的Accept操作，当Accept操作被调用时，它调用访问者的相应方法，并将自身作为参数传递。

java 复制代码

package org.example.visitor;

public class Rectangle implements Element{
    private double width;
    private double height;

    public Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    public double getWidth() {
        return width;
    }

    public double getHeight() {
        return height;
    }

    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

java 复制代码

package org.example.visitor;

public class Circle implements Element{
    private double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    public double getRadius() {
        return radius;
    }

    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

ObjectStructure‌

是一个包含元素集合的类，它可以迭代这些元素并接受访问者的访问，ObjectStructure可以是复合对象、集合、列表或其他任何包含多个元素的复杂结构。

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package org.example.visitor;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ObjectStructure {
    private List<Element> elements = new ArrayList<>();

    public void addElement(Element element) {
        elements.add(element);
    }

    public void accept(Visitor visitor) {
        for (Element element : elements) {
            element.accept(visitor);
        }
    }
}

测试

java 复制代码

package org.example.visitor;

public class VisitorMain {
    public static void main(String[] args) {
        ObjectStructure obj = new ObjectStructure();
        obj.addElement(new Circle(10));
        obj.addElement(new Rectangle(10, 20));

        AreaVisitor visitor = new AreaVisitor();
        obj.accept(visitor);

        System.out.println("Total area:" + visitor.getTotalArea());
    }
}

工作原理

客户端创建ObjectStructure实例，并填充它以包含需要操作的元素。
客户端创建一个或多个ConcreteVisitor实例，这些实例包含了对元素执行的具体操作。
客户端通过调用ObjectStructure的Accept方法，将ConcreteVisitor传递给元素集合。
每个元素调用其Accept方法，并接受ConcreteVisitor的访问。
ConcreteVisitor对每个元素执行相应的操作（这些操作在ConcreteVisitor中定义）。

优点

‌增加新的操作容易‌：无需修改现有的类结构，只需增加新的ConcreteVisitor类即可。
‌符合开闭原则‌：可以在不修改现有代码的情况下扩展系统的功能。
‌操作与对象分离‌：操作被封装在访问者类中，与对象结构分离，提高了系统的灵活性和可维护性。
‌复杂对象结构上的操作‌：访问者模式使得对复杂对象结构（如树形结构、图形结构等）上的操作变得更加容易和直观。

缺点

‌增加新的元素类困难‌：每当增加新的元素类时，都需要在每个ConcreteVisitor类中增加相应的操作方法，这违反了开闭原则。
‌破坏封装性‌：访问者模式要求元素类公开其内部状态和结构给访问者，这可能会破坏对象的封装性。
‌具体元素对访问者公布细节‌：元素类需要知道访问者将对其执行哪些操作，这可能会导致元素类与访问者类之间的紧密耦合。
‌运行时开销‌：由于需要遍历整个对象结构并调用访问者的方法，访问者模式可能会带来一定的运行时开销。

应用场景

访问者模式适用于以下场景：

‌对象结构相对稳定‌：当对象结构（如树形结构、图形结构等）相对稳定，而需要对其中的元素进行多种不同的操作时。
‌操作易于变化‌：当系统中的操作经常需要变化或增加时，使用访问者模式可以避免频繁地修改对象结构。
‌跨多个类的操作‌：当需要对多个不同类的对象执行相同的操作时，可以使用访问者模式将这些操作封装在访问者类中。
‌累积与分离操作‌：当需要对对象结构中的元素进行累积（如求和、统计等）或分离（如过滤、分类等）操作时，访问者模式提供了一种优雅的实现方式。