设计模式 - 访问者模式

概述

访问者模式（Visitor Pattern）是一种行为型设计模式，它通过为对象结构中的每个元素添加一个访问操作，使得可以在不改变元素类的前提下定义作用于这些元素的新操作。访问者模式将操作的逻辑从对象结构中分离出来，使得新的操作可以很容易地添加到对象结构中。

结构

访问者模式包含以下几个角色：

1. 访问者（Visitor）：定义一个访问接口，为每个具体元素类声明一个访问操作。
2. 具体访问者（ConcreteVisitor）：实现访问者接口，为每个具体元素类提供具体的访问操作实现。
3. 元素（Element）：定义一个接受访问操作的方法，接受一个访问者对象作为参数。
4. 具体元素（ConcreteElement）：实现元素接口，定义接受访问操作的方法。
5. 对象结构（ObjectStructure）：包含元素的集合，可以遍历这些元素，并执行访问操作。

示例代码

假设我们有一个应用程序需要对不同类型的形状进行操作（如计算面积和绘制形状）。
代码地址

访问者接口

public interface IVisitor
{
    void Visit(Circle circle);
    void Visit(Rectangle rectangle);
}

具体访问者

public class AreaVisitor : IVisitor
{
    public void Visit(Circle circle)
    {
        double area = Math.PI * circle.Radius * circle.Radius;
        Console.WriteLine($"Circle area: {area}");
    }

    public void Visit(Rectangle rectangle)
    {
        double area = rectangle.Width * rectangle.Height;
        Console.WriteLine($"Rectangle area: {area}");
    }
}

public class DrawVisitor : IVisitor
{
    public void Visit(Circle circle)
    {
        Console.WriteLine("Drawing a circle");
    }

    public void Visit(Rectangle rectangle)
    {
        Console.WriteLine("Drawing a rectangle");
    }
}

元素接口

public interface IShape
{
    void Accept(IVisitor visitor);
}

具体元素

public class Circle : IShape
{
    public double Radius { get; set; }

    public Circle(double radius)
    {
        Radius = radius;
    }

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

public class Rectangle : IShape
{
    public double Width { get; set; }
    public double Height { get; set; }

    public Rectangle(double width, double height)
    {
        Width = width;
        Height = height;
    }

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

客户端代码

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        List<IShape> shapes = new List<IShape>
        {
            new Circle(5),
            new Rectangle(4, 6)
        };

        IVisitor areaVisitor = new AreaVisitor();
        IVisitor drawVisitor = new DrawVisitor();

        foreach (var shape in shapes)
        {
            shape.Accept(areaVisitor);
            shape.Accept(drawVisitor);
        }
    }
}

应用场景

访问者模式适用于以下场景：

1. 对象结构稳定：当对象结构稳定，但需要在对象结构上定义新的操作时，可以使用访问者模式。
2. 需要对对象结构中的元素进行不同的操作：当需要对对象结构中的元素进行不同的操作，并且这些操作可能会频繁变化时，可以使用访问者模式。
3. 避免污染元素类：当不希望在元素类中添加新的操作时，可以使用访问者模式将操作逻辑分离出来。

优缺点

优点

• 增加新的操作容易：访问者模式使得增加新的操作变得容易，只需要添加新的访问者类即可。
• 符合单一职责原则：访问者模式将操作逻辑分离到访问者类中，使得元素类只关注自身的数据结构。
• 符合开闭原则：访问者模式使得可以在不修改元素类的情况下，为对象结构添加新的操作。

缺点

• 增加系统复杂性：访问者模式引入了访问者和元素的双重分派机制，可能会增加系统的复杂性。
• 违反依赖倒置原则：访问者模式依赖于具体类，而不是抽象类，可能会违反依赖倒置原则。