通俗易懂設計模式解析——訪問者模式

前言

　　今天我們看的是訪問者模式【Visitor Pattern 】，我們理解訪問者模式這個名稱可能會有利於我們理解其核心代碼塊。我們看這麼個例子：我去朋友家做客，那麼朋友屬於主人，我則屬於訪問者。這時剛好朋友在炒菜，卻沒得醬油了。如果朋友下去買醬油將會很麻煩而且會影響炒菜。這時就到我這個訪問者出馬了。一溜煙的出去打著醬油就回來了。簡單理解的來說就是，訪問者在主人原來的基礎上幫助主人去完成主人不方便或者完不成的東西。

訪問者模式介紹

一、來由

　　在軟體系統開發中，我們經常會遇見一些層次結構完好的代碼因為需求的更改而更改。你說這個時候我更改其基類吧，所有子類都要更改、這是一件很麻煩的事情。那麼我能不能在不修改器層次結構完整的前提下完成新的需求的更改呢？

二、意圖

　　表示一個作用於某對象結構中的各個元素的操作。它可以在不改變各元素的類的前提下定義作用於這些元素的新的操作。

三、案例圖

四、訪問者模式代碼示例

看上面案例圖可以發現訪問者模式包含以下部分：

結構對象：節點的容器，包含多個類或者介面
抽象節點：聲明一個接收操作，接收訪問者對象作為參數，聲明處理介面，處理節點數據

具體節點：實現抽象節點的接收操作和處理操作

抽象訪問者：聲明一個或多個訪問操作，使得所有具體訪問者都必須實現

具體訪問者：實現抽象訪問者聲明的介面

我們看這麼一個需求，我們需要計算圖形的面積並輸出、圖形包括長方形圓形。我們一起看看代碼實現吧：

　　首先我們看不採用訪問者模式實現：

namespace Visitor_Pattern
{
    class VisitorPattern
    {
    }

    /// <summary>
    /// 抽象節點類
    /// </summary>
    public abstract class Element 
    {
       public abstract void CalculatedArea();
    }

    /// <summary>
    /// 長方形計算面積輸出
    /// </summary>
    public class Rectangle : Element
    {
        public double _long;
        public double _wide;

        public  Rectangle(double Long, double Wide) 
        {
            this._long = Long;
            this._wide = Wide;
        }
        public override void CalculatedArea()
        {
            Console.WriteLine($"長方形面積是：{_long*_wide}");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 圓形計算面積輸出
    /// </summary>
    public class Circular : Element
    {
        public double _r; 

        public Circular(double r)
        {
            this._r = r; 
        }
        public override void CalculatedArea()
        {
            Console.WriteLine($"圓形面積是：{Math.PI * _r*_r}");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 結構對象
    /// </summary>
    public class Graphical 
    {
        public List<Element> elements = new List<Element>();
        public List<Element> Elements
        {
            get { return elements; }
        }

        public Graphical() 
        {
            Element element = new Rectangle(10,5);
            Element element1= new Circular(5);
            elements.Add(element);
            elements.Add(element1);
        }
    }
}

namespace Visitor_Pattern
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Graphical graphical = new Graphical();
            foreach (var item in graphical.Elements)
            {
                item.CalculatedArea();
            }

        }
    }
}

　　我們可以看到實現起來還是較為簡單的。但是如果這裡需求進行了變動，需要加上圖形的周長並且輸出、同時輸出其參數。這就麻煩了。就需要對基類進行更改然後修改子類。就感覺有點得不償失了。

　　我們再看採用模式實現：

namespace Visitor_Pattern
{
    class UseVisitorPattern
    {
    }

    #region 訪問者

    /// <summary>
    /// 抽象訪問者
    /// </summary>
    public interface IVistor 
    {
        void Visit(UseRectangle rectangle);
        void Visit(UseCircular  useCircular);
    }

    /// <summary>
    /// 具體訪問者
    /// </summary>
    public class Vistor : IVistor
    {
        public void Visit(UseRectangle rectangle)
        {
            rectangle.CalculatedArea();
            Console.WriteLine($"長方形長是：{rectangle._long}");
            Console.WriteLine($"長方形寬是：{rectangle._wide}");
            Console.WriteLine($"長方形周長是：{2*(rectangle._long+rectangle._wide)}");
        }

        public void Visit(UseCircular useCircular)
        {
            useCircular.CalculatedArea();
            Console.WriteLine($"圓形的半徑是：{useCircular._r}");
            Console.WriteLine($"圓形的周長是是：{2*Math.PI*useCircular._r}");
        }
    }

    #endregion

    #region 節點類

    /// <summary>
    /// 抽象節點類
    /// </summary>
    public abstract class UseElement
    {
        public abstract void Accept(IVistor vistor);
        public abstract void CalculatedArea();
    }

    /// <summary>
    /// 長方形計算面積輸出
    /// </summary>
    public class UseRectangle : UseElement
    {
        public double _long;
        public double _wide;

        public UseRectangle(double Long, double Wide)
        {
            this._long = Long;
            this._wide = Wide;
        }

        public override void Accept(IVistor vistor)
        {
            vistor.Visit(this);
        }

        public override void CalculatedArea()
        {
            Console.WriteLine($"長方形面積是：{_long * _wide}");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 圓形計算面積輸出
    /// </summary>
    public class UseCircular : UseElement
    {
        public double _r;

        public UseCircular(double r)
        {
            this._r = r;
        }
        public override void Accept(IVistor vistor)
        {
            vistor.Visit(this);
        }
        public override void CalculatedArea()
        {
            Console.WriteLine($"圓形面積是：{Math.PI * _r * _r}");
        }
    }

    #endregion

    /// <summary>
    /// 結構對象
    /// </summary>
    public class UseGraphical
    {
        public List<UseElement> elements = new List<UseElement>();
        public List<UseElement> Elements
        {
            get { return elements; }
        }

        public UseGraphical()
        {
            UseElement element = new UseRectangle(10, 5);
            UseElement element1 = new UseCircular(5);
            elements.Add(element);
            elements.Add(element1);
        }
    }
}

namespace Visitor_Pattern
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            UseGraphical graphical = new UseGraphical();
            foreach (var item in graphical.Elements)
            {
                item.Accept(new Vistor());
            }
        }
    }
}

　　這裡我們對每個節點都加入了訪問者，這樣我們需求變動增加周長和參數的輸出的時候修改增加具體訪問者就可以實現了。

使用場景及優缺點

一、使用場景

1、對象結構中對象對應的類較少改變、但是會經常在此對象結構上定義新的操作

2、需要對一個對象結構中進行一些不相關的操作、需要在新增操作時避免改變其原來的類

二、優點

1、符合單一職責原則。每個類負責一個職責

2、具有優秀的擴展性和靈活性、添加新的操作會變得較為容易、同時也不會改變其原來的結構代碼

3、訪問者模式將一些相關的行為操作集合在了訪問者對象中，並沒有分散在其元素類中

三、缺點

1、具體元素對訪問者公開了細節，違背了迪米特原則

2、增加具體元素節點變得困難、與之隨之增加的就是在訪問者中新增。

總結

　　訪問者模式就介紹到這裡啦。訪問者模式主要是將數據結構及操作分離、解決了穩定的數據結構和容易變化的操作的耦合性。在新增操作的時候不修改原來的結構對象的類。直接修改訪問者對象中的操作即可新增操作。

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