访问者模式

访问者模式

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。

介绍

意图

旨在将数据结构与在该数据结构上执行的操作分离，从而使得添加新的操作变得更容易，而无需修改数据结构本身。

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。

使用场景

• 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。

实现方式

• 定义访问者接口：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。
• 创建具体访问者：实现访问者接口，为每个访问方法提供具体实现。
• 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。

关键代码

• 访问者接口：包含访问不同元素的方法。
• 具体访问者：实现了访问者接口，包含对每个元素类的访问逻辑。
• 元素接口：包含一个接受访问者的方法。
• 具体元素：实现了元素接口，提供给访问者访问的入口。

应用实例

• 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。

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。

注意事项

• 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。

包含的几个主要角色

• 访问者（Visitor）：
  • 定义了访问元素的接口。
• 具体访问者（Concrete Visitor）：
  • 实现访问者接口，提供对每个具体元素类的访问和相应操作。
• 元素（Element）：
  • 定义了一个接受访问者的方法。
• 具体元素（Concrete Element）：
  • 实现元素接口，提供一个accept方法，允许访问者访问并操作。
• 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。
• 客户端（Client）（可选）：
  • 使用访问者模式对对象结构进行操作。

实现

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。

步骤 1

定义一个表示元素的接口。

ComputerPart.java

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

步骤 2

创建扩展了上述类的实体类。

Keyboard.java

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

Monitor.java

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

Mouse.java

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

Computer.java

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);
   }
}

步骤 3

定义一个表示访问者的接口。

ComputerPartVisitor.java

public interface ComputerPartVisitor {
   public void visit(Computer computer);
   public void visit(Mouse mouse);
   public void visit(Keyboard keyboard);
   public void visit(Monitor monitor);
}

步骤 4

创建实现了上述类的实体访问者。

ComputerPartDisplayVisitor.java

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.");
   }
}

步骤 5

使用 ComputerPartDisplayVisitor 来显示 Computer 的组成部分。

VisitorPatternDemo.java

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

步骤 6

执行程序，输出结果：

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