3.11设计模式——Visitor 访问者模式（行为型）

意图

表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它允许在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

结构

• Visitor（访问者）为该对象结构中ConcreteElement（具体元素）的每一个类声明一个Visit操作，该操作的名字和特征标识了发送Visit请求给该访问者的那个类，这使得访问者可以确定正被访问元素的具体的类。这样访问者就可以通过该元素的特定接口直接访问它。
• ConcreteVisitor（具体访问者）实现每个有Visitor声明的操作，每个操作实现本算法的一部分，而算法片段乃是对应于结构中对象的类。ConcreteVisitor为该算法提供了上下文并存储它的局部状态。这一状态常常在遍历该结构的过程中累计结果。
• Element（元素）定义以一个访问者为参数的Accept操作。
• ConcreteElement（具体元素）实现以一个访问者为参数的Accept操作。
• ObjectStructure（对象结构）能枚举它的元素；可以提供一个高层的接口以允许该访问者访问它的元素；可以是一个组合或者是一个集合，如一个列表或一个无序集合。

适用性

• 一个对象结构包含很多类对象，它们有不同的接口，而用户想对这些对象实施一些依赖于具体类的操作。
• 需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而又想要避免这些操作污染这些对象的类，Visitor使得用户可以将相关的操作集中起来定义再一个类中。当该对象结构被很多应用共享是，用Visitor模式让每个应用仅包含需要用到的操作。
• 定义对象结构的类很少改变，但经常需要在此结构上定义新的操作。改变对象结构类需要重定义对独有访问者的接口，这可能需要很大的代价。如果对象结构经常改变，那么可能还是在这些类中定义这些操作较好。

代码示例

// Element接口
interface Element {
    void accept(Visitor visitor);
}

// ConcreteElement具体元素类
class ConcreteElementA implements Element {
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visitConcreteElementA(this);
    }
}

class ConcreteElementB implements Element {
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visitConcreteElementB(this);
    }
}

// Visitor访问者接口
interface Visitor {
    void visitConcreteElementA(ConcreteElementA element);
    void visitConcreteElementB(ConcreteElementB element);
}

// ConcreteVisitor具体访问者类
class ConcreteVisitor implements Visitor {
    @Override
    public void visitConcreteElementA(ConcreteElementA element) {
        System.out.println("访问者正在访问 ConcreteElementA");
    }

    @Override
    public void visitConcreteElementB(ConcreteElementB element) {
        System.out.println("访问者正在访问 ConcreteElementB");
    }
}

// ObjectStructure对象结构类
class ObjectStructure {
    private List<Element> elements = new ArrayList<>();

    public void addElement(Element element) {
        elements.add(element);
    }

    public void removeElement(Element element) {
        elements.remove(element);
    }

    public void accept(Visitor visitor) {
        for (Element element : elements) {
            element.accept(visitor);
        }
    }
}

// 示例用法
public class VisitorPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        ObjectStructure objectStructure = new ObjectStructure();
        objectStructure.addElement(new ConcreteElementA());
        objectStructure.addElement(new ConcreteElementB());

        Visitor visitor = new ConcreteVisitor();
        objectStructure.accept(visitor);
    }
}

1. Element（元素）接口定义了一个接受访问者的方法 accept(Visitor visitor)，该方法允许访问者访问元素。

2. ConcreteElementA 和 ConcreteElementB 是具体元素类，它们实现了 Element 接口，并在 accept 方法中调用访问者的相应方法，将自身作为参数传递给访问者。

3. Visitor（访问者）接口声明了访问具体元素的方法，例如 visitConcreteElementA 和 visitConcreteElementB。

4. ConcreteVisitor（具体访问者）类实现了 Visitor 接口，提供了对具体元素的访问方法的具体实现。

5. ObjectStructure（对象结构）类维护了一个元素列表，并提供了一个接受访问者的方法 accept，在该方法中遍历元素列表，调用每个元素的 accept 方法，让访问者访问每个元素。