访问者模式_行为型_GOF23

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访问者模式

访问者模式（Visitor Pattern）是一种行为型设计模式 ，核心思想是将算法与对象结构分离，使得在不修改现有对象结构的前提下，可以动态添加新的操作。这类似于"医生查房"------医生（访问者）根据病人（元素）的不同病情执行不同的诊疗操作，而病人本身不需要修改自己的病历结构。

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一、通俗理解

假设你开发一个图形处理软件：

1. 传统方式：在图形类（如圆形、矩形）中直接添加各种操作（如计算面积、导出SVG），导致类臃肿且难以扩展新功能。
2. 访问者模式 ：
   • 图形类 （元素）仅保留基础属性，提供接受访问者的接口（accept()）。
   • 访问者 （如面积计算器、SVG导出器）实现具体操作逻辑，通过访问不同图形执行对应行为。
     这样新增功能时，只需添加新的访问者类，无需修改图形类代码。

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二、模式结构

1. Visitor（访问者接口） ：定义对不同元素的访问方法（如 visitCircle()、visitRectangle()）。
2. ConcreteVisitor（具体访问者）：实现具体操作（如面积计算）。
3. Element（元素接口） ：定义接受访问者的方法（accept()）。
4. ConcreteElement（具体元素） ：实现 accept()，调用访问者的对应方法。
5. ObjectStructure（对象结构）：管理元素集合，提供遍历访问的入口。

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三、适用场景

1. 复杂对象结构的动态操作扩展：如编译器语法树分析、游戏角色行为管理。
2. 数据与操作解耦：需对同一数据执行多种独立操作（如统计、日志、渲染）。
3. 避免污染元素类：当操作逻辑频繁变化时，保持元素类稳定。

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四、代码实现

1. C++ 示例（图形处理）

#include <iostream>  
#include <vector>  

// 前向声明（用于访问者接口）  
class Circle;  
class Rectangle;  

// 访问者接口  
class Visitor {  
public:  
    virtual void visit(Circle* circle) = 0;  
    virtual void visit(Rectangle* rect) = 0;  
};  

// 元素接口  
class Shape {  
public:  
    virtual void accept(Visitor* visitor) = 0;  
};  

// 具体元素：圆形  
class Circle : public Shape {  
    double radius;  
public:  
    Circle(double r) : radius(r) {}  
    void accept(Visitor* visitor) override { visitor->visit(this); }  
    double getRadius() const { return radius; }  
};  

// 具体访问者：面积计算器  
class AreaCalculator : public Visitor {  
public:  
    void visit(Circle* circle) override {  
        double area = 3.14 * circle->getRadius() * circle->getRadius();  
        std::cout << "圆形面积：" << area << std::endl;  
    }  
    void visit(Rectangle* rect) override {  
        // 类似实现矩形面积计算（略）  
    }  
};  

// 对象结构  
class Drawing {  
    std::vector<Shape*> shapes;  
public:  
    void addShape(Shape* shape) { shapes.push_back(shape); }  
    void applyVisitor(Visitor* visitor) {  
        for (auto shape : shapes) shape->accept(visitor);  
    }  
};  

int main() {  
    Drawing drawing;  
    drawing.addShape(new Circle(5.0));  
    AreaCalculator areaVisitor;  
    drawing.applyVisitor(&areaVisitor);  // 输出：圆形面积：78.5  
}  

解析：

• Circle 类仅维护半径属性，通过 accept() 将自身传递给访问者。
• 新增功能（如导出SVG）只需添加新的 Visitor 实现类。

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2. Python 示例（员工薪资调整）

from abc import ABC, abstractmethod  

class Employee(ABC):  
    @abstractmethod  
    def accept(self, visitor):  
        pass  

class Manager(Employee):  
    def __init__(self, name, salary):  
        self.name = name  
        self.salary = salary  
    def accept(self, visitor):  
        visitor.visit_manager(self)  

class SalaryAdjustVisitor:  
    def visit_manager(self, manager):  
        manager.salary *= 1.1  
        print(f"{manager.name} 薪资调整为 {manager.salary}")  

# 客户端  
manager = Manager("Alice", 10000)  
visitor = SalaryAdjustVisitor()  
manager.accept(visitor)  # 输出：Alice 薪资调整为 11000.0  

特点：

• 动态语言无需严格接口继承，但抽象基类可提高代码规范性。

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3. Java 示例（商品折扣计算）

interface Visitor {  
    void visit(Book book);  
    void visit(Electronic electronic);  
}  

class DiscountVisitor implements Visitor {  
    public void visit(Book book) {  
        System.out.println("书籍《" + book.getTitle() + "》打8折");  
    }  
    public void visit(Electronic electronic) {  
        System.out.println("电子产品" + electronic.getName() + "打9折");  
    }  
}  

class ShoppingCart {  
    private List<Product> items = new ArrayList<>();  
    public void applyDiscount(Visitor visitor) {  
        for (Product item : items) item.accept(visitor);  
    }  
}  

// 测试  
ShoppingCart cart = new ShoppingCart();  
cart.addItem(new Book("设计模式"));  
cart.applyDiscount(new DiscountVisitor());  
// 输出：书籍《设计模式》打8折  

应用场景：电商平台对不同商品类型执行差异化促销策略。

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五、优缺点分析

优点	缺点
1. 开闭原则：新增操作不修改元素类	1. 类数量膨胀：每新增操作需新访问者类
2. 职责分离：数据与算法解耦	2. 破坏封装性：访问者需访问元素内部属性
3. 集中管理操作：同类逻辑聚合	3. 元素类型受限：新增元素需修改所有访问者

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六、总结

访问者模式通过双重分派机制（元素调用访问者的方法，访问者再回调元素方法），实现了算法与对象结构的动态解耦。其核心价值在于：

1. 扩展性：适用于操作频繁变化但对象结构稳定的系统（如财务审计、游戏引擎）。
2. 实际应用：Spring框架的Bean处理器、编译器语法树分析均采用此模式。

扩展对比：

• 与策略模式：策略模式关注算法替换，访问者模式关注跨对象结构的操作扩展。
• 与组合模式：常结合使用，遍历树形结构时统一处理节点。