设计模式之 Visitor（访问者模式）通俗理解

1 visitor定义

访问者模式把数据结构和作用于结构上的操作解耦合，使得操作集合可相对自由地演化。访问者模式适用于数据结构相对稳定算法又易变化的系统。因为访问者模式使得算法操作增加变得容易。若系统数据结构对象易于变化，经常有新的数据对象增加进来，则不适合使用访问者模式。访问者模式的优点是增加操作很容易，因为增加操作意味着增加新的访问者。访问者模式将有关行为集中到一个访问者对象中，其改变不影响系统数据结构。其缺点就是增加新的数据结构很困难。

简单来说，访问者模式就是一种分离对象数据结构与行为的方法，通过这种分离，可达到为一个被访问者动态添加新的操作而无需做其它的修改的效果。

作用于某个对象群中各个对象的操作. 它可以使你在不改变这些对象本身的情况下,定义作用于这些对象的新操作。在 Java 中,Visitor 模式实际上是分离了 collection 结构中的元素和对这些元素进行操作的行为。

2 为何使用 Visitor?

Java 的 Collection(包括 Vector 和 Hashtable)是我们最经常使用的技术,可是Collection 好象是个黑色大染缸,本来有各种鲜明类型特征的对象一旦放入后,再取出时,这些类型就消失了.那么我们势必要用 If 来判断,如:

Iterator iterator = collection.iterator() 
while (iterator.hasNext()) { 
    Object o = iterator.next(); 
    if (o instanceof Collection) 
        messyPrintCollection((Collection)o); 
    else if (o instanceof String) 
        System.out.println("'"+o.toString()+"'"); 
    else if (o instanceof Float) 
       System.out.println(o.toString()+"f"); 
    else 
      System.out.println(o.toString()); 
}

在上例中 , 我们使用了 instanceof 来判断 o 的类型 。

很显然 , 这样做的缺点代码 If else if 很繁琐 . 我们就可以使用 Visitor 模式解决它 。

 

3 如何使用Visitor？

针对上例,定义接口叫 Visitable,用来定义一个 Accept 操作,也就是说让 Collection每个元素具备可访问性。
被访问者是我们 Collection 的每个元素 Element,我们要为这些 Element 定义一个可以接受访问的接口(访问和被访问是互动的,只有访问者,被访问者如果表示不欢迎,访问者就不能访问),取名为 Visitable，也可取名为 Element。

package xx.study.design.visitor;

public interface Visitable {
    public void accept(Visitor visitor);
}

 被访问的具体元素实现这个新的接口 Visitable：

package xx.study.design.visitor;

public class StringElement implements Visitable
{
    private String value;
    public StringElement(String string) {
        value = string;
    }
    public String getValue(){
        return value;
    }
    //定义 accept 的具体内容 这里是很简单的一句调用
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visitString(this);
    }
}

上面是被访问者是字符串类型，下面再建立一 个 Float 类型的：

package xx.study.design.visitor;

public class FloatElement implements Visitable {
    private Float value;
    public FloatElement(Float value) {
        this.value = value;
    }
    public Float getValue(){
        return value;
    }
    //定义 accept 的具体内容 这里是很简单的一句调用
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visitFloat(this);
    }
}

我们设计一个接口 visitor 访问者，在这个接口中,有一些访问操作，这些访问操作是专门访问对象集合 Collection 中有可能的所有类，目前我们假定有三个行为：访问对象集合中的字符串类型；访问对象集合中的 Float 类型；访问对象集合中的对象集合类型。

注意最后一个类型是集合嵌套，通过这个嵌套实现可以看出使用访问模式的一个优点。
接口 visitor 访问者如下：

 

package xx.study.design.visitor;

import java.util.Collection;

public interface Visitor
{
    public void visitString(StringElement stringE);
    public void visitFloat(FloatElement floatE);
    public void visitCollection(Collection collection);
}

 访问者的实现:

package xx.study.design.visitor;

import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class ConcreteVisitor implements Visitor
{
    //在本方法中,我们实现了对 Collection 的元素的成功访问
    public void visitCollection(Collection collection) {
        Iterator iterator = collection.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object o = iterator.next();
            if (o instanceof Visitable)
                ((Visitable) o).accept(this);
        }
    }
    public void visitString(StringElement stringE) {

        System.out.println("'"+stringE.getValue()+"'");
    }
    public void visitFloat(FloatElement floatE){

        System.out.println(floatE.getValue().toString()+"f");
    }
}

在上面的 visitCollection 我们实现了对 Collection 每个元素访问,只使用了一个判断语句,只要判断其是否可以访问。
StringElement 只是一个实现，可以拓展为更多的实现，整个核心奥妙在 accept 方法中，在遍历 Collection 时，通过相应的 accept 方法调用具体类型的被访问者。这一步确定了被访问者类型，如果是 StringElement，而 StringElement 则回调访问者的 visiteString 方法，这一步实现了行为操作方法。

客户端代码：

package xx.study.design.visitor;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class VisitorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Visitor visitor = new ConcreteVisitor();
        StringElement stringE = new StringElement("I am a String");
        visitor.visitString(stringE);
        Collection list = new ArrayList();
        list.add(new StringElement("I am a String1"));
        list.add(new StringElement("I am a String2"));
        list.add(new FloatElement(new Float(12)));
        list.add(new StringElement("I am a String3"));
        visitor.visitCollection(list);
    }
}

客户端代码中的 list 对象集合中放置了多种数据类型，对对象集合中的访问不必象一开始那样，使用 instance of 逐个判断，而是通过访问者模式巧妙实现了。
至此,我们完成了 Visitor 模式基本结构。

4 使用 Visitor 模式的前提

使用访问者模式是对象群结构中(Collection) 中的对象类型很少改变。
在两个接口 Visitor 和 Visitable 中,确保 Visitable 很少变化,也就是说，确保不能老有新的 Element 元素类型加进来，可以变化的是访问者行为或操作，也就是 Visitor的不同子类可以有多种,这样使用访问者模式最方便。

如果对象集合中的对象集合经常有变化, 那么不但 Visitor 实现要变化，Visistable也要增加相应行为， 建议是,不如在这些对象类中直接逐个定义操作，无需使用访问者设计模式。
但是在 Java 中，Java 的 Reflect 技术解决了这个问题，因此结合 reflect 反射机制，可以使得访问者模式适用范围更广了。