C# 设计模式（行为型模式）：访问者模式

在复杂的系统中，我们可能需要对一组对象执行不同的操作，而这些操作往往会根据对象的类型有所不同。访问者模式（Visitor Pattern）是一种行为型设计模式，它可以帮助我们将数据结构与操作解耦，使得新增操作变得更加灵活。

访问者模式的定义

访问者模式是一种将操作与其作用的对象结构分离的设计模式。它通过为对象结构增加一个访问者（Visitor）对象，将需要对数据结构进行的操作从数据结构本身分离出来。

访问者模式的结构

访问者模式通常由以下几个部分组成：

Visitor（访问者）： 定义对元素进行访问的操作接口。
ConcreteVisitor（具体访问者）： 实现访问者接口，定义对每种具体元素的操作。
Element（元素）： 定义一个接受访问者的方法（Accept），允许访问者访问自身。
ConcreteElement（具体元素）： 实现接受操作，并将自身作为参数传递给访问者。
ObjectStructure（对象结构）： 管理元素的集合，并提供遍历元素的功能。

示例：公司员工的薪资计算

我们以计算不同类型员工的薪资为例：

普通员工的薪资按基本工资计算。
部门经理的薪资需要额外加上绩效奖金。

代码实现

csharp 复制代码

using System;
using System.Collections.Generic;

// 访问者接口
public interface IVisitor
{
    void Visit(Employee employee);
    void Visit(Manager manager);
}

// 元素接口
public interface IElement
{
    void Accept(IVisitor visitor);
}

// 普通员工类
public class Employee : IElement
{
    public string Name { get; set; }
    public double Salary { get; set; } // 基本工资

    public Employee(string name, double salary)
    {
        Name = name;
        Salary = salary;
    }

    public void Accept(IVisitor visitor)
    {
        visitor.Visit(this);
    }
}

// 部门经理类
public class Manager : IElement
{
    public string Name { get; set; }
    public double Salary { get; set; } // 基本工资
    public double Bonus { get; set; } // 绩效奖金

    public Manager(string name, double salary, double bonus)
    {
        Name = name;
        Salary = salary;
        Bonus = bonus;
    }

    public void Accept(IVisitor visitor)
    {
        visitor.Visit(this);
    }
}

// 具体访问者：薪资计算器
public class SalaryCalculator : IVisitor
{
    public void Visit(Employee employee)
    {
        Console.WriteLine($"员工 {employee.Name} 的薪资是：{employee.Salary}");
    }

    public void Visit(Manager manager)
    {
        Console.WriteLine($"经理 {manager.Name} 的薪资是：{manager.Salary + manager.Bonus}");
    }
}

// 对象结构
public class Company
{
    private List<IElement> _elements = new List<IElement>();

    public void AddElement(IElement element)
    {
        _elements.Add(element);
    }

    public void ShowSalaries(IVisitor visitor)
    {
        foreach (var element in _elements)
        {
            element.Accept(visitor);
        }
    }
}

// 测试代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建公司对象结构
        Company company = new Company();
        company.AddElement(new Employee("张三", 5000));
        company.AddElement(new Manager("李四", 8000, 2000));

        // 创建访问者
        SalaryCalculator calculator = new SalaryCalculator();

        // 计算薪资
        company.ShowSalaries(calculator);
    }
}

输出结果

复制代码

员工 张三 的薪资是：5000
经理 李四 的薪资是：10000

访问者模式的优缺点

优点

符合单一职责原则： 将数据结构和操作解耦。
扩展性好： 增加新的访问者时，无需修改数据结构。
灵活性高： 可以在不修改元素类的前提下，为对象结构增加新的操作。

缺点

违反开闭原则： 如果需要修改元素类，则需要修改所有相关代码。
实现复杂： 对象结构和访问者之间的依赖关系较复杂。
双分派问题： 在访问者和元素之间引入了双分派机制，可能导致性能开销。

适用场景

对象结构稳定，但需要频繁增加新操作。
不同类型的对象需要执行不同的操作，并且这些操作易于变化。

总结

访问者模式将操作从对象结构中分离出来，通过访问者对对象进行扩展和操作，特别适用于对象结构稳定但操作多变的场景。在实际开发中，例如编译器中的抽象语法树遍历、报表生成等场景，都可以考虑使用访问者模式。