java 实现访问者模式

访问者模式是一种行为设计模式，它允许您在不修改对象结构的情况下，向对象结构中的元素添加新的操作。这通常用于解决对象结构中元素类型多变，但操作类型相对稳定的问题。在访问者模式中，我们有一个访问者接口和多个具体的元素类，每个元素类都可以接受访问者的访问。以下是在 Java 中实现访问者模式的一般步骤：

1. 创建一个访问者接口（Visitor）：该接口定义了对不同元素执行的访问操作。

2. 创建多个具体元素类（ConcreteElement）：这些类表示对象结构中的不同元素，并实现了接受访问者访问的方法。

3. 创建一个对象结构类（ObjectStructure）：这个类维护一个元素的集合，并允许访问者访问这些元素。

4. 创建具体访问者类（ConcreteVisitor）：这些类实现了访问者接口，并定义了对具体元素的访问操作。

现在，让我们通过一个示例来实现访问者模式。假设我们有一个图形（Shape）类层次结构，包括圆形（Circle）和矩形（Rectangle）等不同的形状，并且我们希望能够计算它们的面积和周长：

// 步骤 1: 创建访问者接口
interface ShapeVisitor {void visitCircle(Circle circle);void visitRectangle(Rectangle rectangle);
}// 步骤 2: 创建具体元素类
abstract class Shape {abstract void accept(ShapeVisitor visitor);
}class Circle extends Shape {private double radius;public Circle(double radius) {this.radius = radius;}public double getRadius() {return radius;}@Overridevoid accept(ShapeVisitor visitor) {visitor.visitCircle(this);}
}class Rectangle extends Shape {private double width;private double height;public Rectangle(double width, double height) {this.width = width;this.height = height;}public double getWidth() {return width;}public double getHeight() {return height;}@Overridevoid accept(ShapeVisitor visitor) {visitor.visitRectangle(this);}
}// 步骤 3: 创建对象结构类
class Drawing {private List<Shape> shapes = new ArrayList<>();public void addShape(Shape shape) {shapes.add(shape);}public void accept(ShapeVisitor visitor) {for (Shape shape : shapes) {shape.accept(visitor);}}
}// 步骤 4: 创建具体访问者类
class AreaCalculator implements ShapeVisitor {private double totalArea = 0;@Overridepublic void visitCircle(Circle circle) {double area = Math.PI * circle.getRadius() * circle.getRadius();totalArea += area;}@Overridepublic void visitRectangle(Rectangle rectangle) {double area = rectangle.getWidth() * rectangle.getHeight();totalArea += area;}public double getTotalArea() {return totalArea;}
}class PerimeterCalculator implements ShapeVisitor {private double totalPerimeter = 0;@Overridepublic void visitCircle(Circle circle) {double perimeter = 2 * Math.PI * circle.getRadius();totalPerimeter += perimeter;}@Overridepublic void visitRectangle(Rectangle rectangle) {double perimeter = 2 * (rectangle.getWidth() + rectangle.getHeight());totalPerimeter += perimeter;}public double getTotalPerimeter() {return totalPerimeter;}
}// 示例
public class Main {public static void main(String[] args) {Drawing drawing = new Drawing();drawing.addShape(new Circle(5.0));drawing.addShape(new Rectangle(3.0, 4.0));AreaCalculator areaCalculator = new AreaCalculator();drawing.accept(areaCalculator);System.out.println("总面积：" + areaCalculator.getTotalArea());PerimeterCalculator perimeterCalculator = new PerimeterCalculator();drawing.accept(perimeterCalculator);System.out.println("总周长：" + perimeterCalculator.getTotalPerimeter());}
}

在这个示例中，我们定义了一个访问者接口 ShapeVisitor，然后创建了具体元素类 Circle 和 Rectangle，它们都实现了 accept 方法以接受访问者。对象结构类 Drawing 维护了一个形状列表，并允许访问者访问这些形状。我们还创建了两个具体访问者类 AreaCalculator 和 PerimeterCalculator，分别用于计算形状的面积和周长。

通过访问者模式，我们可以轻松地添加新的访问者来执行不同的操作，而无需修改现有的元素类。这使得代码更加灵活和可维护。