访问者模式
访问者模式（Visitor Pattern）是一种行为型设计模式，用于将数据结构与操作分离，使得在不修改数据结构的情况下，可以为数据结构中的元素添加新的操作。它通过引入访问者对象，将操作逻辑集中在访问者类中，适合处理复杂对象结构中不同类型的元素。
访问者模式的组成
访问者模式通常包含以下几个角色：
- 访问者接口（Visitor）：声明访问不同类型元素的接口，通常为每种元素类型定义一个
visit方法。 - 具体访问者（Concrete Visitor）：实现访问者接口，定义对不同类型元素的具体操作逻辑。
- 元素接口（Element）：定义接受访问者的接口，通常包含一个
accept方法，接收访问者对象。 - 具体元素（Concrete Element）：实现元素接口，定义如何接受访问者并调用其对应的
visit方法。 - 对象结构（Object Structure）：包含一组元素的对象集合，提供遍历元素并让访问者访问的机制。
工作原理
- 对象结构持有一组元素，元素实现
accept方法，允许访问者访问。 - 访问者通过
visit方法为每种元素类型定义特定的操作逻辑。 - 客户端创建访问者并将其传递给对象结构，结构中的元素调用访问者的对应方法，执行操作。
UML 类图
┌────────────────┐ ┌────────────────┐
│ Visitor │ │ Element │
├────────────────┤ ├────────────────┤
│ visit(ElementA)│<----->│ accept(Visitor)│
│ visit(ElementB)│ └────────────────┘
└────────────────┘ ↑
↑ │
┌────────────────┐ ┌────────────────┐ ┌────────────────┐
│ ConcreteVisitor│ │ ConcreteElementA│ │ ConcreteElementB│
├────────────────┤ ├────────────────┤ ├────────────────┤
│ visit(ElementA)│ │ accept(Visitor)│ │ accept(Visitor)│
│ visit(ElementB)│ └────────────────┘ └────────────────┘
└────────────────┘
↑
┌────────────────┐
│ ObjectStructure│
├────────────────┤
│ elements │
│ accept(Visitor)│
└────────────────┘代码示例（以 Java 为例）
以下是一个访问者模式的实现，模拟对不同类型文件（文本文件和图片文件）执行不同操作（如压缩、加密）：
// 访问者接口
interface FileVisitor {
void visit(TextFile textFile);
void visit(ImageFile imageFile);
}
// 具体访问者：压缩操作
class CompressVisitor implements FileVisitor {
@Override
public void visit(TextFile textFile) {
System.out.println("压缩文本文件: " + textFile.getName());
}
@Override
public void visit(ImageFile imageFile) {
System.out.println("压缩图片文件: " + imageFile.getName());
}
}
// 具体访问者：加密操作
class EncryptVisitor implements FileVisitor {
@Override
public void visit(TextFile textFile) {
System.out.println("加密文本文件: " + textFile.getName());
}
@Override
public void visit(ImageFile imageFile) {
System.out.println("加密图片文件: " + imageFile.getName());
}
}
// 元素接口
interface FileElement {
void accept(FileVisitor visitor);
String getName();
}
// 具体元素：文本文件
class TextFile implements FileElement {
private String name;
public TextFile(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String getName() {
return name;
}
@Override
public void accept(FileVisitor visitor) {
visitor.visit(this);
}
}
// 具体元素：图片文件
class ImageFile implements FileElement {
private String name;
public ImageFile(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String getName() {
return name;
}
@Override
public void accept(FileVisitor visitor) {
visitor.visit(this);
}
}
// 对象结构
class FileStructure {
private List<FileElement> files = new ArrayList<>();
public void addFile(FileElement file) {
files.add(file);
}
public void accept(FileVisitor visitor) {
for (FileElement file : files) {
file.accept(visitor);
}
}
}
// 测试代码
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 创建文件结构
FileStructure structure = new FileStructure();
structure.addFile(new TextFile("文档1.txt"));
structure.addFile(new ImageFile("图片1.jpg"));
// 创建访问者
FileVisitor compressVisitor = new CompressVisitor();
FileVisitor encryptVisitor = new EncryptVisitor();
// 执行压缩操作
System.out.println("执行压缩操作：");
structure.accept(compressVisitor);
// 执行加密操作
System.out.println("\n执行加密操作：");
structure.accept(encryptVisitor);
}
}输出：
执行压缩操作：
压缩文本文件: 文档1.txt
压缩图片文件: 图片1.jpg
执行加密操作：
加密文本文件: 文档1.txt
加密图片文件: 图片1.jpg访问者模式的特点
- 优点：
- 将操作逻辑与数据结构分离，符合单一职责原则。
- 便于添加新操作，只需新增具体访问者类，符合开闭原则。
- 适合处理复杂对象结构中不同类型的元素。
- 缺点：
- 增加新元素类型需要修改访问者接口及其所有实现，违背开闭原则。
- 访问者需要了解元素的内部结构，可能破坏封装性。
- 如果元素类型较多，访问者类的代码可能变得复杂。
使用场景
- 当对象结构稳定但需要频繁添加新操作时：
- 文件系统处理（如对不同类型文件执行压缩、加密）。
- 编译器中对语法树的多种操作（如代码分析、优化）。
- 需要对复杂对象结构中的不同类型元素执行不同操作时：
- 报表系统中对不同类型数据进行格式化或统计。
- 图形编辑器中对不同形状执行渲染或变换。
- 数据结构与操作分离的场景：
- 业务规则处理（如对不同类型订单执行不同校验）。
注意事项
- 双分派（Double Dispatch）：访问者模式通过元素调用
accept和访问者调用visit实现动态分派，解决了方法调用的多态性问题。 - 元素类型稳定性：访问者模式适合元素类型较稳定的场景，因为新增元素类型需要修改访问者接口。
- 与策略模式的区别：
- 策略模式关注单一对象的算法选择，强调行为替换。
- 访问者模式关注复杂对象结构的批量操作，强调操作与数据分离。
- 与观察者模式的区别：
- 观察者模式关注状态变化的动态通知，观察者与主题直接关联。
- 访问者模式关注对稳定结构的不同操作，访问者通过
accept方法间接访问元素。
总结
访问者模式通过将操作逻辑封装到访问者类中，实现了数据结构与操作的解耦，适合处理复杂对象结构中不同类型元素的多种操作。它在文件处理、语法树分析等场景中非常有用，但在元素类型频繁变化时需谨慎使用，以避免修改访问者接口带来的维护成本。