Visitor 访问者模式

1)意图

表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它允许在不改变各元素的类的前提下定义用于这些元素的新操作。

2)结构

访问者模式的结构图如图 7-48 所示。

其中:

• Visitor(访问者) 为该对象结构中ConcreteElement 的每一个类声明一个 Vsit 操作。该操作的名字和特征标识了发送 Visit 请求给该访问者的那个类，这使得访问者可以确定正被访问元素的具体的类。这样访问者就可以通过该元素的特定接口直接访问它。

• ConcreteVisitor(具体访问者) 实现每个有 isitor 声明的操作，每个操作实现本算法的一部分，而该算法片段乃是对应于结构中对象的类。ConcreteVsitor 为该算法提供了上下文并存储它的局部状态。这一状态常常在遍历该结构的过程中累积结果。

• Element(元素) 定义以一个访问者为参数的Accept 操作。

• ConcreteElement(具体元素) 实现以一个访问者为参数的Accept 操作。

• ObiectStucture(对象结构) 能枚举它的元素:可以提供一个高层的接口以允许该访问者访问它的元素;可以是一个组合或者一个集合，如一个列表或一个无序集合。

3)适用性

Visitor 模式适用于:

• 一个对象结构包含很多类对象，它们有不同的接口，而用户想对这些对象实施一些依赖于其具体类的操作。

• 需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而又想要避免这些操作“污染”这些对象的类。Visitor 使得用户可以将相关的操作集中起来定义在一个类中。当该对象结构被很多应用共享时，用 Visitor 模式让每个应用仅包含需要用到的操作。

• 定义对象结构的类很少改变，但经常需要在此结构上定义新的操作。改变对象结构类需要重定义对所有访问者的接口，这可能需要很大的代价。如果对象结构类经常改变，那么可能还是在这些类中定义这些操作较好。

4 应用举例

代码审查系统

假设我们有一个代码审查系统，需要检查代码中的变量和函数。我们可以使用访问者模式来实现，其中变量和函数是具体元素，而检查规则是访问者。

Java代码示例：

// 元素接口
interface CodeElement {void accept(CodeVisitor visitor);
}// 具体元素：变量
class Variable implements CodeElement {private String name;public Variable(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void accept(CodeVisitor visitor) {visitor.visit(this);}public String getName() {return name;}
}// 具体元素：函数
class Function implements CodeElement {private String name;public Function(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void accept(CodeVisitor visitor) {visitor.visit(this);}public String getName() {return name;}
}// 访问者接口
interface CodeVisitor {void visit(Variable element);void visit(Function element);
}// 具体访问者：检查规则
class CodeChecker implements CodeVisitor {@Overridepublic void visit(Variable element) {System.out.println("检查变量 " + element.getName() + " 是否已定义。");}@Overridepublic void visit(Function element) {System.out.println("检查函数 " + element.getName() + " 是否有返回值。");}
}// 对象结构：代码文件
class CodeFile {private List<CodeElement> elements = new ArrayList<>();public void addElement(CodeElement element) {elements.add(element);}public void accept(CodeVisitor visitor) {for (CodeElement element : elements) {element.accept(visitor);}}
}public class VisitorPatternDemo {public static void main(String[] args) {CodeFile codeFile = new CodeFile();codeFile.addElement(new Variable("x"));codeFile.addElement(new Function("getLength"));CodeVisitor checker = new CodeChecker();codeFile.accept(checker);}
}

在这个例子中：

• CodeElement 是元素接口，定义了 accept() 方法。
• Variable 和 Function 是具体元素，它们实现了 accept() 方法，用于调用访问者的 visit() 方法。
• CodeVisitor 是访问者接口，定义了访问具体元素的方法。
• CodeChecker 是具体访问者，实现了访问者接口中的方法，用于检查具体元素。
• CodeFile 是对象结构，用于存储和遍历元素，以及调用访问者。

通过访问者模式，我们可以在不修改现有元素类的情况下增加新的行为，这提高了代码的灵活性和扩展性。