【Java 设计模式】行为型之访问者模式

访问者模式（Visitor Pattern）是一种行为型设计模式，用于在不改变被访问元素的类的前提下定义对这些元素的新操作。访问者模式将数据结构与作用于结构上的操作解耦，使得操作集合可以灵活变化而不影响元素的类。在本文中，我们将深入研究Java中访问者模式的定义、结构、使用场景以及如何在实际开发中应用。

1. 定义

访问者模式是一种行为型设计模式，用于在不改变被访问元素的类的前提下定义对这些元素的新操作。访问者模式的核心思想是将数据结构与作用于结构上的操作解耦，使得操作集合可以灵活变化而不影响元素的类。访问者模式通常包含两个主要角色：访问者（Visitor）和具体元素（Concrete Element）。

• 访问者（Visitor）： 定义了对具体元素进行访问的接口，每个具体访问者都实现了对应的访问操作
• 具体元素（Concrete Element）： 定义了接受访问者的方法，并通过该方法调用访问者的访问操作

2. 应用场景

访问者模式通常在以下场景中使用：

• 数据结构稳定，但对数据结构的操作经常变化：

  当数据结构相对稳定，但经常需要变化或增加新的操作时，可以使用访问者模式

• 不同操作涉及不同的元素类型：

  当不同的操作需要访问数据结构中不同类型的元素时，可以使用访问者模式

• 避免在元素类中增加新的操作导致类膨胀：

  当不希望在元素类中增加新的操作导致类膨胀时，可以使用访问者模式，将操作封装到独立的访问者类中

3. 代码实现

下面通过一个简单的例子来演示访问者模式的实现。假设有一个图形库，我们可以使用访问者模式来实现不同的图形操作。

访问者 - 图形访问者 ShapeVisitor

package com.cheney.demo;

interface ShapeVisitor {
    void visitCircle(Circle circle);
    void visitRectangle(Rectangle rectangle);
}

具体访问者 - 面积计算访问者 AreaCalculator

package com.cheney.demo;

class AreaCalculator implements ShapeVisitor {
    @Override
    public void visitCircle(Circle circle) {
        System.out.println("计算圆的面积");
    }

    @Override
    public void visitRectangle(Rectangle rectangle) {
        System.out.println("计算矩形的面积");
    }
}

具体访问者 - 周长计算访问者 PerimeterCalculator

package com.cheney.demo;

class PerimeterCalculator implements ShapeVisitor {
    @Override
    public void visitCircle(Circle circle) {
        System.out.println("计算圆的周长");
    }

    @Override
    public void visitRectangle(Rectangle rectangle) {
        System.out.println("计算矩形的周长");
    }
}

具体元素 - 圆形 Circle

package com.cheney.demo;

class Circle implements Shape {
    @Override
    public void accept(ShapeVisitor visitor) {
        visitor.visitCircle(this);
    }
}

具体元素 - 矩形 Rectangle

package com.cheney.demo;

class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void accept(ShapeVisitor visitor) {
        visitor.visitRectangle(this);
    }
}

定义具体元素接口 Shape

package com.cheney.demo;

interface Shape {
    void accept(ShapeVisitor visitor);
}

客户端启动器 Main

package com.cheney.demo;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用访问者模式实现不同图形的操作
        Shape circle = new Circle();
        Shape rectangle = new Rectangle();

        ShapeVisitor areaCalculator = new AreaCalculator();
        ShapeVisitor perimeterCalculator = new PerimeterCalculator();

        circle.accept(areaCalculator);
        rectangle.accept(areaCalculator);

        circle.accept(perimeterCalculator);
        rectangle.accept(perimeterCalculator);
    }
}

在上述例子中，ShapeVisitor 是访问者接口，定义了对具体元素进行访问的方法。AreaCalculator 和 PerimeterCalculator 是具体访问者，实现了对应的访问操作。Circle 和 Rectangle 是具体元素，实现了接受访问者的方法，并通过该方法调用访问者的访问操作。Shape 是具体元素接口，规定了元素类需要实现的接口。

在客户端中，我们使用访问者模式实现了不同图形的操作。通过将操作封装到不同的访问者类中，实现了对图形操作和图形元素的解耦。

结语

访问者模式是一种用于在不改变被访问元素的类的前提下定义对这些元素的新操作的设计模式。通过使用访问者模式，可以将操作集合和元素类解耦，提高代码的灵活性和可维护性。在实际开发中，访问者模式常被用于对复杂数据结构进行操作，例如编译器的语法树、文件系统的目录结构等。通过合理使用访问者模式，可以简化操作的添加和维护，提高代码的可扩展性。


【Java 设计模式】系列 《23 种设计模式》 与 《7 大设计原则》 总纲
设计原则
✨单一职责原则（SRP） 规定一个类应该只有一个引起变化的原因
✨开放/封闭原则（OCP） 表明软件实体应该是可以扩展的，但是不可修改的
✨里氏替换原则（LSP） 强调派生类必须能够替代其基类而不引起程序错误
✨依赖倒置原则（DIP） 倡导高层模块不应该依赖于低层模块，二者都应该依赖于抽象
✨接口隔离原则（ISP） 提倡一个类不应该被强迫依赖它不使用的接口
✨合成/聚合复用原则（CARP） 建议尽量使用合成/聚合，尽量不要使用继承
✨迪米特法则（LoD） 规定一个对象应该对其他对象有最少的了解

创建型设计模式
✨单例模式 保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局点
✨工厂方法模式 定义一个用于创建对象的接口，但是由子类决定实例化哪一个类
✨抽象工厂模式 提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类
✨建造者模式 将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示
✨原型模式 通过复制现有的对象来创建新对象，而不是从头开始创建

结构型设计模式
✨适配器模式 将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口
✨桥接模式 将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化
✨组合模式 将对象以树形结构组合以表示“部分-整体”的层次结构
✨装饰器模式 动态地给一个对象添加一些额外的职责
✨外观模式 为子系统中的一组接口提供一个一致的界面
✨代理模式 为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问
✨享元模式 用共享的方式高效地支持大量小粒度对象

行为型设计模式
✨观察者模式 定义对象间的一对多依赖，当一个对象改变状态，所有依赖者都会受到通知并自动更新
✨策略模式 定义一系列算法，将它们封装起来，并且使它们可以相互替换
✨命令模式 将请求封装成对象，使得可以用不同的请求对客户进行参数化
✨状态模式 允许对象在其内部状态改变时改变它的行为
✨责任链模式 为解除请求的发送者和接收者之间的耦合，而使多个对象都有机会处理这个请求
✨访问者模式 将算法与对象结构分离，并且可以在不改变对象结构的前提下定义新的操作
✨中介者模式 用一个中介对象来封装一系列的对象交互
✨备忘录模式 在不破坏封装的情况下，捕获对象的内部状态，并在对象之外保存这个状态
✨迭代器模式 提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而不暴露其内部表示
✨模版方法模式 定义一个操作中的算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中
✨解释器模式 定义一个语言的文法，并且建立一个解释器来解释该语言中的句子