设计模式之访问者模式（二十三）

要对已存在的类层次进行扩展，通常的做法是为需要的行为增加方法。然而，有时需要增加的行为与现有对象模型并不一致，又或者无法修改现有代码。在这种情况下，不更改类的层次结构，就无法扩展该层次结构的行为。倘若类层次结构的开发者运用了访问者模式，就可以支持其他开发人员扩展该类层次结构的行为。

访问者模式的意图是根据事先定义好的一系列组合规则，组合可执行对象。

访问者模式的结构

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。

访问者模式结构图

访问者模式的实现

访问者模式的实现代码如下：

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);
}

具体元素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。";
    }
}

具体元素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);
    }
}

运行

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);
}

结果：

具体访问者A访问-->具体元素A的操作。
具体访问者A访问-->具体元素B的操作。
------------------------
具体访问者B访问-->具体元素A的操作。
具体访问者B访问-->具体元素B的操作。

常见案例及应用场景

常见案例：计算机语言解析器。解析器的开发者通常会开发一个抽象语法树，它可以根据语言的组织输入文字。如果希望为这棵树开发多种行为，则访问者模式就是最佳选择。

应用场景：

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。

总结

访问者模式使我们可以在不改变类层次结构的前提下，为该结构增加新的行为。

访问者（Visitor）模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下。

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。

访问者（Visitor）模式的主要缺点如下。

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。