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访问者模式：将操作与对象结构分离的设计模式

news 2024/11/5 13:46:52

1. 引言

在软件开发中，随着系统功能的不断扩展，往往需要在对象结构上增加新的操作，而不主动修改对象的类定义。这种需求在设计上会导致代码频繁变动，维护复杂。访问者模式（Visitor Pattern）提供了一种优雅的解决方案，能够将操作与对象结构分离，从而提高可扩展性和可维护性。

2. 访问者模式的定义

访问者模式是一种行为型设计模式，它通过将操作和数据结构分开，将操作封装在访问者对象中，从而允许在不修改对象结构的情况下增加新操作。通过访问者模式，可以在不影响对象类的情况下，为对象结构中的元素添加新的操作。

3. 适用场景

当需要对一个对象结构中的多个对象进行操作，并且需要在不改变对象结构的情况下进行扩展时。
当希望将众多的操作封装在一个对象中，而又不想改变对象的类时。
当对象结构较为稳定，但操作经常变动时。

4. 结构

访问者模式主要包括以下角色：

访问者接口（Visitor）：定义了对每种元素的访问操作。
具体访问者（ConcreteVisitor）：实现访问者接口，为每个元素定义具体的操作。
元素接口（Element）：定义接受访问者的方法。
具体元素（ConcreteElement）：实现元素接口，提供接受访问者的具体实现。
对象结构（ObjectStructure）：包含可被访问元素的集合。

5. 示例代码

5.1 访问者接口

// 访问者接口
interface Visitor {void visit(ConcreteElementA elementA);void visit(ConcreteElementB elementB);
}

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5.2 具体访问者

// 具体访问者
class ConcreteVisitor implements Visitor {@Overridepublic void visit(ConcreteElementA elementA) {System.out.println("访问具体元素A: " + elementA.getName());}@Overridepublic void visit(ConcreteElementB elementB) {System.out.println("访问具体元素B: " + elementB.getName());}
}

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5.3 元素接口

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

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5.4 具体元素

// 具体元素A
class ConcreteElementA implements Element {private String name;public ConcreteElementA(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}@Overridepublic void accept(Visitor visitor) {visitor.visit(this);}
}// 具体元素B
class ConcreteElementB implements Element {private String name;public ConcreteElementB(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}@Overridepublic void accept(Visitor visitor) {visitor.visit(this);}
}

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5.5 对象结构

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;// 对象结构
class ObjectStructure {private List<Element> elements = new ArrayList<>();public void addElement(Element element) {elements.add(element);}public void accept(Visitor visitor) {for (Element element : elements) {element.accept(visitor);}}
}

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5.6 客户端代码

public class VisitorPatternDemo {public static void main(String[] args) {ObjectStructure structure = new ObjectStructure();structure.addElement(new ConcreteElementA("元素A1"));structure.addElement(new ConcreteElementB("元素B1"));ConcreteVisitor visitor = new ConcreteVisitor();structure.accept(visitor);}
}

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