23种设计模式-行为型模式之访问者模式（Java版本）

Java 访问者模式（Visitor Pattern）详解

什么是访问者模式？

访问者模式是一种行为型设计模式，它使得你可以在不修改对象结构的情况下，定义作用于该结构的操作。通过将操作从对象本身移到访问者类中，可以在不改变类的情况下，对其增加新的操作。

访问者模式的关键思想是将“数据”和“操作”分离，允许在对象结构不变的情况下添加新的操作。它通常用于对象结构是类群体的场景。

---

使用场景

• 对象结构是一个包含很多类的集合，这些类的操作通常需要扩展。
• 希望在不改变类的前提下，向类中添加新的操作。
• 经常需要对同一对象结构执行不同的操作。

---

️ 模式结构

• Visitor（抽象访问者）：声明对每一个具体元素的访问方法。
• ConcreteVisitor（具体访问者）：实现对每一个具体元素的访问操作。
• Element（元素）：定义接受访问者的接口，通常包含一个 accept 方法。
• ConcreteElement（具体元素）：实现 accept 方法，调用访问者的对应方法。
• ObjectStructure（对象结构）：管理所有元素对象的集合，提供一个可以迭代访问元素的机制。

---

✅ 示例：购物车的总价计算

抽象访问者类

public interface Visitor {
    void visit(Book book);
    void visit(Fruit fruit);
}

---

具体访问者类

public class ShoppingCartVisitor implements Visitor {

    @Override
    public void visit(Book book) {
        System.out.println("Book: " + book.getName() + ", Price: " + book.getPrice());
    }

    @Override
    public void visit(Fruit fruit) {
        System.out.println("Fruit: " + fruit.getName() + ", Price: " + fruit.getPrice());
    }
}

---

抽象元素类

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

---

具体元素类

public class Book implements Item {
    private String name;
    private int price;

    public Book(String name, int price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getPrice() {
        return price;
    }

    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

public class Fruit implements Item {
    private String name;
    private int price;

    public Fruit(String name, int price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getPrice() {
        return price;
    }

    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

---

对象结构类（购物车）

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ShoppingCart {
    private List<Item> items = new ArrayList<>();

    public void addItem(Item item) {
        items.add(item);
    }

    public void accept(Visitor visitor) {
        for (Item item : items) {
            item.accept(visitor);
        }
    }
}

---

客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
        cart.addItem(new Book("Design Patterns", 50));
        cart.addItem(new Fruit("Apple", 2));

        ShoppingCartVisitor visitor = new ShoppingCartVisitor();
        cart.accept(visitor);  // 访问购物车中的每个项目
    }
}

---

✅ 优点

• 可以在不修改类的前提下，为对象结构添加新的操作。
• 避免了在每个元素类中添加“长长的if-else”语句。
• 符合单一职责原则，每个访问者可以关注其对应的操作，避免了类中的方法变得过于庞大。

---

⚠️ 缺点

• 访问者模式需要修改已有元素类以添加 accept 方法，可能会影响现有代码。
• 如果对象结构变化频繁，扩展访问者的难度较大，因为访问者与对象结构密切耦合。
• 需要创建多个访问者类，可能导致系统复杂度增加。

---

使用建议

访问者模式适合用于处理具有复杂对象结构的系统，并且这些对象结构的操作很容易在后期扩展。典型应用包括报表生成、文档结构遍历、数据模型操作等。