设计模式-访问者模式

1、概述

访问者模式允许你在不修改被访问对象的类的情况下，定义并封装一组新的操作。它通常用于处理对象结构中的元素，并能够在不改变这些元素的类的情况下，为这些元素添加新的操作。这种模式的关键思想是将操作与元素分离，使得增加新操作变得相对容易。

访问者（Visitor）：定义了要访问的对象的接口，包括访问不同类型对象的方法。

具体访问者（ConcreteVisitor）：实现了访问者接口，定义了针对不同类型对象的具体操作。

元素（Element）：定义了接受访问者访问的接口，通常包括一个 accept 方法，该方法接受访问者作为参数。

具体元素（ConcreteElement）：实现了元素接口，它包含了 accept 方法的实现，该方法将自身传递给访问者以便进行操作。

对象结构（Object Structure）：包含元素的集合，通常提供一个方法来遍历这些元素，访问者可以通过该方法访问元素。

2、优缺点

优点：

可扩展性。访问者模式使得添加新的操作变得容易，无需修改已有的元素类。
分离关注点。访问者模式将对象结构和操作分离，使得每个部分都可以独立变化，提高了代码的可维护性。
灵活性。可以定义多个不同的访问者，每个访问者执行不同的操作，从而实现灵活的行为扩展。
符合开闭原则。可以在不修改已有代码的情况下添加新的访问者和操作。

缺点：

增加复杂性。引入了访问者和元素之间的额外层次，可能会增加代码的复杂性。
不适用于小规模场景。在小规模场景下，使用访问者模式可能会显得繁琐和过于复杂。

3、实现方式

import java.util.*;

// Step 6: 客户端代码
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Zoo zoo = new Zoo();
        zoo.addAnimal(new Dog());
        zoo.addAnimal(new Cat());

        Visitor healthCheckupVisitor = new HealthCheckupVisitor();
        Visitor informationDisplayVisitor = new InformationDisplayVisitor();

        zoo.accept(healthCheckupVisitor);
        zoo.accept(informationDisplayVisitor);
    }
}


// Step 1: 定义元素接口
interface Animal {
    void accept(Visitor visitor);
}

// Step 2: 创建具体元素类
class Dog implements Animal {
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

class Cat implements Animal {
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

// Step 3: 定义访问者接口
interface Visitor {
    void visit(Dog dog);
    void visit(Cat cat);
}

// Step 4: 创建具体访问者类
class HealthCheckupVisitor implements Visitor {
    @Override
    public void visit(Dog dog) {
        System.out.println("健康检查狗：" + dog.getClass().getSimpleName());
    }

    @Override
    public void visit(Cat cat) {
        System.out.println("健康检查猫：" + cat.getClass().getSimpleName());
    }
}

class InformationDisplayVisitor implements Visitor {
    @Override
    public void visit(Dog dog) {
        System.out.println("展示狗信息：" + dog.getClass().getSimpleName());
    }

    @Override
    public void visit(Cat cat) {
        System.out.println("展示猫信息：" + cat.getClass().getSimpleName());
    }
}

// Step 5: 创建对象结构类
class Zoo {
    private List<Animal> animals = new ArrayList<>();

    public void addAnimal(Animal animal) {
        animals.add(animal);
    }

    public void accept(Visitor visitor) {
        for (Animal animal : animals) {
            animal.accept(visitor);
        }
    }
}

4、应用场景

访问者模式允许你在不修改现有对象结构的情况下，定义新操作并将其应用于这些对象。以下是一些典型的访问者模式应用场景：

• 数据结构与操作分离。当你有一个复杂的数据结构，其中包含多种不同类型的对象，并且希望对这些对象执行各种操作，但不希望将操作的代码放在这些对象中时，访问者模式可以帮助你将操作与数据结构分离开来。
• 数据结构稳定但操作频繁变化。如果数据结构相对稳定，但需要经常添加新的操作或修改现有操作，使用访问者模式可以轻松地添加新的访问者类而不必修改数据结构类。
• 数据结构中对象类型多样化。当你的数据结构中包含多个不同的对象类型，且你需要对每种类型执行不同的操作时，访问者模式使得你可以轻松地扩展和管理这些操作。
• 数据结构具有复杂的嵌套结构。如果你的数据结构是一个复杂的嵌套结构，其中对象可以包含子对象，访问者模式可以通过递归遍历整个结构，使得操作更容易实施。
• 扩展性要求高。当你需要为系统提供高度可扩展性，以便能够随时添加新的操作和对象类型时，访问者模式是一个有用的选择，因为它使得添加新功能变得相对容易。
• 数据结构和操作分布在不同的类库中。如果数据结构和操作分别位于不同的类库中，访问者模式可以帮助你通过定义新的访问者来扩展操作，而无需修改已有的类库。

访问者模式适用于需要对复杂对象结构进行多种不同操作的情况，同时又要保持数据结构的稳定性和可扩展性的需求。通过将操作封装在访问者对象中，它可以有效地解耦操作和数据结构，使得系统更加灵活和可维护。