java 实现访问者模式

访问者模式是一种行为设计模式，它允许您在不修改对象结构的情况下，向对象结构中的元素添加新的操作。这通常用于解决对象结构中元素类型多变，但操作类型相对稳定的问题。在访问者模式中，我们有一个访问者接口和多个具体的元素类，每个元素类都可以接受访问者的访问。以下是在 Java 中实现访问者模式的一般步骤：

1. 创建一个访问者接口（Visitor）：该接口定义了对不同元素执行的访问操作。

2. 创建多个具体元素类（ConcreteElement）：这些类表示对象结构中的不同元素，并实现了接受访问者访问的方法。

3. 创建一个对象结构类（ObjectStructure）：这个类维护一个元素的集合，并允许访问者访问这些元素。

4. 创建具体访问者类（ConcreteVisitor）：这些类实现了访问者接口，并定义了对具体元素的访问操作。

现在，让我们通过一个示例来实现访问者模式。假设我们有一个图形（Shape）类层次结构，包括圆形（Circle）和矩形（Rectangle）等不同的形状，并且我们希望能够计算它们的面积和周长：

// 步骤 1: 创建访问者接口
interface ShapeVisitor {
    void visitCircle(Circle circle);
    void visitRectangle(Rectangle rectangle);
}

// 步骤 2: 创建具体元素类
abstract class Shape {
    abstract void accept(ShapeVisitor visitor);
}

class Circle extends Shape {
    private double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    public double getRadius() {
        return radius;
    }

    @Override
    void accept(ShapeVisitor visitor) {
        visitor.visitCircle(this);
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    private double width;
    private double height;

    public Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    public double getWidth() {
        return width;
    }

    public double getHeight() {
        return height;
    }

    @Override
    void accept(ShapeVisitor visitor) {
        visitor.visitRectangle(this);
    }
}

// 步骤 3: 创建对象结构类
class Drawing {
    private List<Shape> shapes = new ArrayList<>();

    public void addShape(Shape shape) {
        shapes.add(shape);
    }

    public void accept(ShapeVisitor visitor) {
        for (Shape shape : shapes) {
            shape.accept(visitor);
        }
    }
}

// 步骤 4: 创建具体访问者类
class AreaCalculator implements ShapeVisitor {
    private double totalArea = 0;

    @Override
    public void visitCircle(Circle circle) {
        double area = Math.PI * circle.getRadius() * circle.getRadius();
        totalArea += area;
    }

    @Override
    public void visitRectangle(Rectangle rectangle) {
        double area = rectangle.getWidth() * rectangle.getHeight();
        totalArea += area;
    }

    public double getTotalArea() {
        return totalArea;
    }
}

class PerimeterCalculator implements ShapeVisitor {
    private double totalPerimeter = 0;

    @Override
    public void visitCircle(Circle circle) {
        double perimeter = 2 * Math.PI * circle.getRadius();
        totalPerimeter += perimeter;
    }

    @Override
    public void visitRectangle(Rectangle rectangle) {
        double perimeter = 2 * (rectangle.getWidth() + rectangle.getHeight());
        totalPerimeter += perimeter;
    }

    public double getTotalPerimeter() {
        return totalPerimeter;
    }
}

// 示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Drawing drawing = new Drawing();
        drawing.addShape(new Circle(5.0));
        drawing.addShape(new Rectangle(3.0, 4.0));

        AreaCalculator areaCalculator = new AreaCalculator();
        drawing.accept(areaCalculator);
        System.out.println("总面积：" + areaCalculator.getTotalArea());

        PerimeterCalculator perimeterCalculator = new PerimeterCalculator();
        drawing.accept(perimeterCalculator);
        System.out.println("总周长：" + perimeterCalculator.getTotalPerimeter());
    }
}

在这个示例中，我们定义了一个访问者接口 ShapeVisitor，然后创建了具体元素类 Circle 和 Rectangle，它们都实现了 accept 方法以接受访问者。对象结构类 Drawing 维护了一个形状列表，并允许访问者访问这些形状。我们还创建了两个具体访问者类 AreaCalculator 和 PerimeterCalculator，分别用于计算形状的面积和周长。

通过访问者模式，我们可以轻松地添加新的访问者来执行不同的操作，而无需修改现有的元素类。这使得代码更加灵活和可维护。