行為模式之訪問者模式

訪問者模式（Visitor Pattern）的目的是封裝一些於某種數據結構元素之上的操作，一旦這些元素需要修改，接受這個操作的數據結構則可以保持不變。

定義：

• 封裝一些作用於某種數據結構中的各元素的操作，它可以在不改變數據結構的前提下定義於作用這些元素的新的操作。

訪問者模式的類圖如下。

訪問者模式涉及以下5個角色。

• 抽象訪問者（Visitor）角色：該角色聲明一個或多個訪問操作，定義訪問者可以訪問哪些元素。
• 具體訪問者（Concrete Visitor）角色：該角色實現抽象訪問者角色中的各個訪問操作。
• 抽象元素（Element）角色：聲明一個接受操作，接受一個訪問者對象。
• 具體元素（Concrete Element）角色：實現抽象元素中的接受操作。
• 結構對象（Object Structure）角色：該角色有以下責任，可以遍歷結構中的所有元素;如果需要，提供一個高層次的介面讓訪問者對象可以訪問每一個元素，也可以設計一個複合對象或者一個集合，如List或Set.

Element.java

// 抽象元素角色
public abstract class Element {
    // 接受操作
    public abstract void accept(Visitor vi);
}

ConcreteElement1.java

// 具體元素1
public class ConcreteElement1 extends Element {
    @Override
    public void accept(Visitor vi) {
        vi.visit(this);
    }
    // 業務邏輯方法
    public void operation() {
        System.out.println("訪問元素1");
    }
}

ConcreteElement2.java

//具體元素2
public class ConcreteElement2 extends Element {
    @Override
    public void accept(Visitor vi) {
        vi.visit(this);
    }
    // 業務邏輯方法
    public void operation() {
        System.out.println("訪問元素2");
    }
}

Visitor.java

// 抽象訪問者
public interface Visitor {
    // 可以訪問哪些對象
    public void visit(ConcreteElement1 el1);
    public void visit(ConcreteElement2 el2);
}

ConcreteVisitor.java

// 具體訪問者角色
public class ConcreteVisitor implements Visitor {
    // 訪問元素1
    @Override
    public void visit(ConcreteElement1 el1) {
        el1.operation();
    }
    // 訪問元素2
    @Override
    public void visit(ConcreteElement2 el2) {
        el2.operation();
    }
}

ObjectStructure.java

// 結構對象角色
public class ObjectStructure {
    private Vector<Element> elements;
    // 構造函數
    public ObjectStructure() {
        this.elements = new Vector<Element>(); 
    }
    // 執行訪問操作
    public void action(Visitor vi) {
        for (Element e : elements) {
            e.accept(vi);
        }
    }
    // 添加新元素
    public void add(Element e) {
        elements.add(e);
    }
    // 元素生成器，這裡通過一個工廠方法進行模擬
    public void createElements() {
        Random rand = new Random();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            if (rand.nextInt(100) > 50) {
                // 添加元素1
                this.add(new ConcreteElement1());
            } else {
                // 添加元素2
                this.add(new ConcreteElement2());
            }
        }
    }
    
}

Client.java

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 創建一個結構對象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        // 生成元素
        os.createElements();
        // 創建一個訪問者對象
        Visitor vi = new ConcreteVisitor();
        // 訪問者對結構進行訪問（執行訪問）
        os.action(vi);
    }
}

運行結果如下所示。

訪問元素1
訪問元素1
訪問元素1
訪問元素2
訪問元素2
訪問元素2
訪問元素1
訪問元素1
訪問元素1
訪問元素2

 優點：

• 元素（Element）角色負責數據載入，Visitor負責數據展現。
• 增加新的操作，直接在Visitor中增加一個方法。
• 集中行為，系統容易維護。

缺點：

• 具體元素對訪問者公佈細節，破壞封裝性;
• 具體元素變更變更變得困難。具體元素的增加和修改等，需要具體訪問者修改。
• 違背了依賴倒置原則。訪問者依賴的是具體元素，而不是抽象元素，拋棄了對介面的依賴，而直接依賴實現類，擴展比較困難。

應用場景：

• 一個對象結構包含很多類對象，它們有不同的介面。
• 需要對一個對象結構中的對象進行很多不同並且不相關的操作，避免操作污染類。
• 業務規則要求遍歷多個不同的對象，這本身也是訪問模式的出發點，迭代器模式只能訪問同類或同介面的數據，而訪問者模式是對迭代器模式的擴充，可以遍歷不同的對象，執行不同的操作。

摘自：

青島東合信息技術有限公司 . 設計模式（Java版） .  電子工業出版社，2012，161-166.