行为型访问者模式
访问者模式基本介绍
在现实生活中，有些集合对象存在多种不同的元素，且每种元素也存在多种不同的访问者和处理方式。例如，公园中存在多个景点，也存在多个游客，不同的游客对同一个景点的评价可能不同；医院医生开的处方单中包含多种药元素，査看它的划价员和药房工作人员对它的处理方式也不同，划价员根据处方单上面的药品名和数量进行划价，药房工作人员根据处方单的内容进行抓药。
这样的例子还有很多，例如，电影或电视剧中的人物角色，不同的观众对他们的评价也不同；还有顾客在商场购物时放在「购物车」中的商品，顾客主要关心所选商品的性价比，而收银员关心的是商品的价格和数量。
这些被处理的数据元素相对稳定而访问方式多种多样的数据结构，如果用「访问者模式」来处理比较方便。访问者模式能把处理方法从数据结构中分离出来，并可以根据需要增加新的处理方法，且不用修改原来的程序代码与数据结构，这提高了程序的扩展性和灵活性。
访问者模式（Visitor Pattern），将作用于某种数据结构中的各元素的操作分离出来封装成独立的类，使其在不改变数据结构的前提下可以添加作用于这些元素的新的操作，为数据结构中的每个元素提供多种访问方式。它将对数据的操作与数据结构进行分离，是行为类模式中最复杂的一种模式。
访问者模式（Visitor）是一种对象行为型模式，基本工作原理是：在被访问的类里面加一个对外提供接待访问者的接口。
访问者模式主要应用场景是：需要对一个对象结构中的对象进行很多不同操作（这些操作彼此没有关联），同时需要避免让这些操作「污染」这些对象的类，可以选用访问者模式解决。
主要优点
- 扩展性好。能够在不修改对象结构中的元素的情况下，为对象结构中的元素添加新的功能
- 复用性好。可以通过访问者来定义整个对象结构通用的功能，从而提高系统的复用程度
- 灵活性好。访问者模式将数据结构与作用于结构上的操作解耦，使得操作集合可相对自由地演化而不影响系统的数据结构
- 符合单一职责原则。访问者模式把相关的行为封装在一起，构成一个访问者，使每一个访问者的功能都比较单一
主要缺点
- 增加新的元素类很困难。在访问者模式中，每增加一个新的元素类，都要在每一个具体访问者类中增加相应的具体操作，这违背了「开闭原则」
- 破坏封装。访问者模式中具体元素对访问者公布细节，这破坏了对象的封装性
- 违反了依赖倒置原则。访问者模式依赖了具体类，而没有依赖抽象类
访问者模式的结构与实现
访问者模式包含以下主要角色：
- 抽象访问者（Visitor）角色：定义一个访问具体元素的接口，为每个具体元素类对应一个访问操作
visit()，该操作中的参数类型标识了被访问的具体元素 - 具体访问者（ConcreteVisitor）角色：实现抽象访问者角色中声明的各个访问操作，确定访问者访问一个元素时该做什么
- 抽象元素（Element）角色：声明一个包含接受操作
accept()的接口，被接受的访问者对象作为accept()方法的参数 - 具体元素（ConcreteElement）角色：实现抽象元素角色提供的
accept()操作，其方法体通常都是visitor.visit(this)，另外具体元素中可能还包含本身业务逻辑的相关操作 - 对象结构（Object Structure）角色：是一个包含元素角色的容器，提供让访问者对象遍历容器中的所有元素的方法，通常由 List、Set、Map 等聚合类实现
结构图如下：
代码实现：
// 抽象访问者
interface Visitor {
void visit(ConcreteElementA element);
void visit(ConcreteElementB element);
}
// 具体访问者 A 类
class ConcreteVisitorA implements Visitor {
public void visit(ConcreteElementA element) {
System.out.println("具体访问者A访问-->" + element.operationA());
}
public void visit(ConcreteElementB element) {
System.out.println("具体访问者A访问-->" + element.operationB());
}
}
// 具体访问者 B 类
class ConcreteVisitorB implements Visitor {
public void visit(ConcreteElementA element) {
System.out.println("具体访问者B访问-->" + element.operationA());
}
public void visit(ConcreteElementB element) {
System.out.println("具体访问者B访问-->" + element.operationB());
}
}
// 抽象元素类
interface Element {
void accept(Visitor visitor);
}
// 接收者元素 A 类
class ConcreteElementA implements Element {
public void accept(Visitor visitor) {
visitor.visit(this);
}
public String operationA() {
return "具体元素A的操作。";
}
}
// 接收者元素 B 类
class ConcreteElementB implements Element {
public void accept(Visitor visitor) {
visitor.visit(this);
}
public String operationB() {
return "具体元素B的操作。";
}
}
// 对象结构角色
class ObjectStructure {
private List<Element> list = new ArrayList<Element>();
public void accept(Visitor visitor) {
Iterator<Element> i = list.iterator();
while (i.hasNext()) {
((Element) i.next()).accept(visitor);
}
}
public void add(Element element) {
list.add(element);
}
public void remove(Element element) {
list.remove(element);
}
}
public class VisitorPattern {
public static void main(String[] args) {
ObjectStructure os = new ObjectStructure();
os.add(new ConcreteElementA());
os.add(new ConcreteElementB());
Visitor visitor = new ConcreteVisitorA();
os.accept(visitor);
System.out.println("------------------------");
visitor = new ConcreteVisitorB();
os.accept(visitor);
}
}
访问者模式应用实例
将观众分为男人和女人，对歌手进行测评，当看完某个歌手表演后，得到他们对该歌手不同的评价（评价有不同的种类，比如成功、失败等）
思路分析和类图：
代码实现：
行为类
public abstract class Action {
// 得到男性的测评
public abstract void getManResult(Man man);
// 得到女性的测评
public abstract void getWomanResult(Woman woman);
}
public class Success extends Action {
@Override
public void getManResult(Man man) {
System.out.println(" 男人给的评价该歌手很成功 !");
}
@Override
public void getWomanResult(Woman woman) {
System.out.println(" 女人给的评价该歌手很成功 !");
}
}
public class Fail extends Action {
@Override
public void getManResult(Man man) {
System.out.println(" 男人给的评价该歌手失败 !");
}
@Override
public void getWomanResult(Woman woman) {
System.out.println(" 女人给的评价该歌手失败 !");
}
}
public class Wait extends Action {
@Override
public void getManResult(Man man) {
System.out.println(" 男人给的评价是该歌手待定 ..");
}
@Override
public void getWomanResult(Woman woman) {
System.out.println(" 女人给的评价是该歌手待定 ..");
}
}
访问者类
public abstract class Person {
// 提供一个方法，让访问者可以访问
public abstract void accept(Action action);
}
public class Man extends Person {
@Override
public void accept(Action action) {
action.getManResult(this);
}
}
// 说明
// 1. 这里我们使用到了双分派, 即首先在客户端程序中，将具体状态作为参数传递 Woman 中(第一次分派)
// 2. 然后 Woman 类调用作为参数的 "具体方法" 中方法 getWomanResult, 同时将自己(this)作为参数传入，完成第二次的分派
public class Woman extends Person{
@Override
public void accept(Action action) {
action.getWomanResult(this);
}
}
管理类
// 数据结构，管理很多人（Man , Woman）
public class ObjectStructure {
// 维护了一个集合
private List<Person> persons = new LinkedList<>();
// 增加到 list
public void attach(Person p) {
persons.add(p);
}
// 移除
public void detach(Person p) {
persons.remove(p);
}
// 显示测评情况
public void display(Action action) {
for(Person p: persons) {
p.accept(action);
}
}
}
测试类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 创建 ObjectStructure
ObjectStructure objectStructure = new ObjectStructure();
objectStructure.attach(new Man());
objectStructure.attach(new Woman());
// 成功
Success success = new Success();
objectStructure.display(success);
System.out.println("===============");
Fail fail = new Fail();
objectStructure.display(fail);
System.out.println("=======给的是待定的测评========");
Wait wait = new Wait();
objectStructure.display(wait);
}
}
上面 Woman 类提到了 双分派，所谓双分派是指不管类怎么变化，我们都能找到期望的方法运行。双分派意味着得到执行的操作取决于请求的种类和两个接收者的类型。
以上述实例为例，假设我们要添加一个 Wait 的状态类，考察 Man 类和 Woman 类的反应，由于使用了 双分派，只需增加一个 Action 子类即可在客户端调用即可，不需要改动任何其他类的代码。
访问者模式的注意事项和细节
访问者模式符合单一职责原则、让程序具有优秀的扩展性、灵活性非常高。访问者模式可以对功能进行统一，可以做报表、UI、拦截器与过滤器，适用于数据结构相对稳定的系统。
访问者模式的具体元素对访问者公布细节，也就是说访问者关注了其他类的内部细节，这是迪米特法则所不建议的, 这样造成了具体元素变更比较困难，违背了依赖倒转原则。访问者依赖的是具体元素，而不是抽象元素。
因此，如果一个系统有比较稳定的数据结构，又有经常变化的功能需求，那么 访问者模式就是比较合适的
访问者模式的应用场景
当系统中存在类型数量稳定（固定）的一类数据结构时，可以使用访问者模式方便地实现对该类型所有数据结构的不同操作，而又不会对数据产生任何副作用（脏数据）。
简而言之，就是当对集合中的不同类型数据（类型数量稳定）进行多种操作时，使用访问者模式。
通常在以下情况可以考虑使用访问者（Visitor）模式：
- 对象结构相对稳定，但其操作算法经常变化的程序
- 对象结构中的对象需要提供多种不同且不相关的操作，而且要避免让这些操作的变化影响对象的结构
- 对象结构包含很多类型的对象，希望对这些对象实施一些依赖于其具体类型的操作。