[设计模式/Java] 设计模式之访问者模式【24】

丁若云 · 2025-5-31 23:55:22

序

访问者模式可以说是GOF23中设计模式中最复杂的一个，但日常开发中使用频率却不高。

所以说上帝喜欢简洁！
增删改查虽然简单，却是大部分程序员日常主要工作，是可以混饭吃的家伙式。
你技术再牛逼，企业用不到，那对于企业来说也没啥用，所以说合适的才是最好的。
但不常用不等于没有用，这一点的认识到。

概述：访问者模式 := Visitor Pattern ∈ 行为型模式

模式定义

问题背景

访问者模式试图解决如下问题： > 一个类农场里面包含各种元素，例如有大雁，狗子，鸭子。而每个元素的操作却经常变换，一会让大雁排成一字，一会让大雁排成人字。
当大雁排成一字的时候狗子要排成S形状，鸭子要排成B形状，当大雁排成人字时候狗子要叫两声，鸭子要跳起来...。
但对农场这类有要求，第一：可以迭代这些元素，第二：里面的元素不能频繁变动，你不能一会把鸭子杀了吃了，一会又买回一匹马...，
如果是这样的话就不适合使用Visitor模式

如果我们不采用设计模式，那么就要频繁的修改这些元素类，违背了开闭原则，降低代码的可维护和扩展性。

主要解决的问题

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。

模式定义

封装一些作用于某种数据结构中的各元素的操作，它可以在不改变这个数据结构的前提下，定义作用于其内部各个元素的新操作
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。

适用场景

当你有个类，里面的包含各种类型的元素，这个类的结构比较稳定，不会经常增删不同类型的元素。而需要经常给这些元素添加新的操作的时候，考虑使用此设计模式。

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。

实现步骤

定义元素接口：声明一个接受访问者的方法。
创建具体元素：实现元素接口，每个具体元素类对应数据结构中的一个具体对象。
定义访问者接口（Visitor）：声明一系列访问方法，一个访问方法对应数据结构中的一个元素类。
创建具体访问者（Concrete Visitor）：实现访问者接口，为每个具体元素类的访问方法提供具体实现。
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。

模式特点

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。

使用建议

当对象结构稳定，但需要在其上定义多种新操作时，考虑使用访问者模式。
当需要避免操作"污染"对象类时，使用访问者模式封装操作。
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。

案例实践

CASE 生活场景-朋友家做客

做客场景：访问者（如您）访问朋友家，朋友作为元素提供信息，访问者根据信息做出判断。

CASE 计算机零部件

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。
VisitorPatternDemo，我们的演示类使用 Computer、ComputerPartVisitor 类来演示访问者模式的用法。

ComputerPart ：元素接口

public interface ComputerPart {
public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor);
}

复制代码

Keyboard|Monitor|Mouse|Computer implements ComputerPart : 具体元素

Keyboard

public class Keyboard implements ComputerPart {
@Override
public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
computerPartVisitor.visit(this);
}
}

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Monitor

public class Monitor implements ComputerPart {
@Override
public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
computerPartVisitor.visit(this);
}
}

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Mouse

public class Mouse implements ComputerPart {
@Override
public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
computerPartVisitor.visit(this);
}
}

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Computer

public class Computer implements ComputerPart {
ComputerPart[] parts;
public Computer(){
parts = new ComputerPart[] {new Mouse(), new Keyboard(), new Monitor()};
}
@Override
public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
for (int i = 0; i < parts.length; i++) {
parts[i].accept(computerPartVisitor);
}
computerPartVisitor.visit(this);
}
}

复制代码

ComputerPartVisitor : 访问者接口

//访问者接口 : 声明一系列访问方法，一个访问方法对应数据结构中的一个元素类。
public interface ComputerPartVisitor {
public void visit(Computer computer);
public void visit(Mouse mouse);
public void visit(Keyboard keyboard);
public void visit(Monitor monitor);
}

复制代码

ComputerPartDisplayVisitor implements ComputerPartVisitor : 具体访问者

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.");
}
}

复制代码

Client

使用 ComputerPartDisplayVisitor 来显示 Computer 的组成部分。

public class VisitorPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
ComputerPart computer = new Computer();
computer.accept(new ComputerPartDisplayVisitor());
}
}

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out

Displaying Mouse.
Displaying Keyboard.
Displaying Monitor.
Displaying Computer.

复制代码

Y 推荐文献

设计模式之总述 - 博客园/千千寰宇

X 参考文献

秒懂设计模式之访问者模式（Visitor Pattern） - Zhihu
设计模式：访问者模式 - 概念、实现及spring中的访问者模式 - CSDN
访问者模式 - 菜鸟教程

本文作者：       千千寰宇
本文链接：       https://www.cnblogs.com/johnnyzen
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