Java二十三种设计模式-访问者模式（21/23）

作者：人工智能uu | 2024-08-22 14:17:05

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本文深入探讨了访问者模式，一种允许向对象结构添加新操作而不修改其本身的设计模式，涵盖了其定义、组成部分、实现方式、使用场景、优缺点、与其他模式的比较，以及最佳实践和替代方案。

访问者模式：为对象结构添加新的操作

引言

访问者模式（Visitor Pattern）是一种行为型设计模式，它允许在不修改对象结构的情况下，为对象结构添加新的操作。

基础知识，java设计模式总体来说设计模式分为三大类：

（1）创建型模式，共5种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

（2）结构型模式，共7种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

（3）行为型模式，共11种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

第一部分：访问者模式概述

1.1 定义与用途

访问者模式的基本定义： 访问者模式是一种行为型设计模式，它允许你将算法与其所作用的对象结构分离，从而在不修改对象结构的情况下，为对象添加新的操作或行为。

访问者模式（Visitor Pattern）是GoF提出的23种设计模式中的一种，属于行为模式。据《大话设计模式》中说算是最复杂也是最难以理解的一种模式了。

定义（源于GoF《Design Pattern》）：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它使你可以在不改变各元素类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

从定义可以看出结构对象是使用访问者模式必备条件，而且这个结构对象必须存在遍历自身各个对象的方法。这便类似于Java语言当中的collection概念了。

为何需要访问者模式：

分离算法与对象结构：当对象结构中的对象需要执行多种不同的操作时，访问者模式可以将这些操作封装在独立的访问者类中，实现算法与对象结构的分离。
扩展性：如果对象结构经常变化，或者需要根据不同的条件执行不同的操作，访问者模式可以在不修改对象结构的情况下，灵活地添加新的操作。
符合开闭原则：遵循软件设计的开闭原则，对扩展开放，对修改封闭。可以通过添加新的访问者类来扩展功能，而无需修改现有代码。

1.2 访问者模式的组成

元素（Element）

定义：定义了接受访问者对象的接口，通常包含一个accept()方法，该方法接受一个访问者对象作为参数。

访问者（Visitor）

定义：访问者接口定义了对每一个元素类进行访问的方法，每个方法都对应元素对象的一个接口。

对象结构（Object Structure）

定义：对象结构通常是一个包含多个元素的复合对象，它允许访问者访问其包含的元素。

具体元素（Concrete Element）

定义：实现元素接口的具体类，具体元素类实现访问者接口中定义的访问方法。

具体访问者（Concrete Visitor）

定义：实现访问者接口的具体类，为每一个具体元素类提供相应的访问方法实现。

角色之间的交互

接受访问：具体元素对象通过accept()方法接受一个访问者对象。
访问元素：访问者对象通过调用元素的accept()方法，访问每一个具体元素对象。
执行操作：访问者对象根据元素的不同类型执行相应的操作。

访问者模式通过将算法封装在访问者对象中，为对象结构提供了一种灵活的方式来添加新的操作，同时保持了对象结构的封闭性和可扩展性。在下一部分中，我们将通过Java代码示例来展示访问者模式的具体实现。

第二部分：访问者模式的实现

2.1 Java实现示例

以下是使用Java语言实现访问者模式的代码示例。假设我们有一个文档编辑器，它支持多种元素，如文本和图片，并且我们想要添加一个打印操作，用于打印文档中的每个元素。


// 元素接口
interface Element {
    void accept(Visitor visitor);
}
 
// 具体元素：文本
class TextElement implements Element {
    private String content;
 
    public TextElement(String content) {
        this.content = content;
    }
 
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
 
    public String getContent() {
        return content;
    }
}
 
// 具体元素：图片
class ImageElement implements Element {
    private String imageUrl;
 
    public ImageElement(String imageUrl) {
        this.imageUrl = imageUrl;
    }
 
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
 
    public String getImageUrl() {
        return imageUrl;
    }
}
 
// 访问者接口
interface Visitor {
    void visit(TextElement textElement);
    void visit(ImageElement imageElement);
}
 
// 具体访问者：打印访问者
class PrintVisitor implements Visitor {
    @Override
    public void visit(TextElement textElement) {
        System.out.println("Printing text: " + textElement.getContent());
    }
 
    @Override
    public void visit(ImageElement imageElement) {
        System.out.println("Printing image from: " + imageElement.getImageUrl());
    }
}
 
// 对象结构：文档
class Document {
    private List<Element> elements = new ArrayList<>();
 
    public void addElement(Element element) {
        elements.add(element);
    }
 
    public void accept(Visitor visitor) {
        for (Element element : elements) {
            element.accept(visitor);
        }
    }
}
 
// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[]