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二十、访问者设计模式

20.1 访问者设计模式简介

20.1.1 访问者设计模式概述

访问者设计模式（Visitor Pattern）：是一种将数据结构与数据操作分离的设计模式，该模式封装一些作用于操作其内部的数据的步骤，可以在不改变数据结构的前提下定义作用于这些元素的新操作；

生活中的访问者模式场景也非常多；

如：一个家庭中有非常多的成员，如孩子、父亲、母亲等；这些家庭成员都有非常多的一些属性/行为，作为访问者的我们（丈夫、妻子）都可以去对家庭成员的信息进行访问，但是不同的角色访问的感兴趣的内容是不一样的；例如丈夫关心孩子的兴趣爱好、平时的生活信息，关心父母的饮食、社会生活等；而妻子则关心孩子的身高体重、饮食爱好，关心父母的饮食习惯、起居生活等；

可见不同的访问者，对同一类事物所关注点是不一样的；下面我们将使用访问者设计模式来实现这一案例；

20.1.2 访问者设计模式的UML类图

访问者模式主要有5个角色：

• 1）抽象元素（Element）：定义了一个接受访问者的方法（accept），表示所有的元素都要可以被访问者访问。
• 2）具体元素（ConcreteElement）： 提供接受访问方法（accpet）的具体实现，通常情况下是使用访问者提供的访问该元素类的方法：visitor.visit(this)。
• 3）抽象访问者（Visitor）：定义了对每一个元素（Element）访问的行为，它的参数就是可以访问的元素，它的方法个数理论上来讲与元素类个数（Element的实现类个数）是一样的，因为要保证访问者能够访问所有的元素。因此，访问者模式要求元素类的个数不能经常变动。
• 4）具体访问者（ConcreteVisitor）：提供访问者的具体实现。
• 5）对象结构（Object Structure）：维护元素集合，并提供方法接受访问者对这些元素操作。

20.2 访问者设计模式的实现

我们前面举了一个家庭的案例，在上述案例中；我们根据UML类图来找到对应的角色：

• 孩子、父母：属于具体元素，具备很多的属性和行为，就是访问者模式中提到的数据结构
• 丈夫、妻子：属于具体访问者，用于访问孩子、父母的属性和行为，就是访问者模式中提到的数据操作

接下来我们使用代码来实现刚刚描述的场景；

• 1）定义抽象元素：

package com.pattern.demo01;import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;/*** @author lscl* @version 1.0* @intro: 家人类,接受其他人的访问(抽象元素)*/
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public abstract class IFamily {private String name;private Integer age;// 基本信息public abstract void basic();// 饮食信息public abstract void diet();// 生活信息public abstract void live();public abstract void accept(IVisitor visitor);
}

• 2）定义具体元素（孩子）：

package com.pattern.demo01;/*** @author lscl* @version 1.0* @intro: 孩子类(具体的元素)*/
public class ChildFamily extends IFamily {public ChildFamily(String name, Integer age) {super(name, age);}@Overridepublic void accept(IVisitor visitor) {visitor.visit(this);}// 基本信息public void basic() {System.out.println("【" + getName() + "】的身高:【170】");System.out.println("【" + getName() + "】的体重:【65KG】");System.out.println("-------------------");}// 饮食信息public void diet() {System.out.println("【" + getName() + "】喜欢吃红烧肉");System.out.println("【" + getName() + "】喜欢喝可乐");System.out.println("-------------------");}// 生活信息public void live() {System.out.println("【" + getName() + "】平时喜欢跟小红在一起玩");System.out.println("【" + getName() + "】晚上8.30喜欢看少儿频道");System.out.println("-------------------");}
}

• 3）定义具体元素（父母）：

package com.pattern.demo01;/*** @author lscl* @version 1.0* @intro: 父母类(具体的元素)*/
public class ParentFamily extends IFamily {public ParentFamily(String name, Integer age) {super(name, age);}// 基本信息public void basic() {System.out.println("【" + getName() + "】身高:【162】");System.out.println("【" + getName() + "】体重:【48kg】");System.out.println("-------------------");}// 饮食信息public void diet() {System.out.println("【" + getName() + "】喜欢吃青菜");System.out.println("【" + getName() + "】喜欢喝茶");System.out.println("-------------------");}// 生活信息public void live() {System.out.println("【" + getName() + "】平时喜欢跟隔壁老王下棋");System.out.println("【" + getName() + "】晚上7.30喜欢看新闻联播");System.out.println("-------------------");}@Overridepublic void accept(IVisitor visitor) {visitor.visit(this);}
}

• 4）定义抽象访问者：

package com.pattern.demo01;/*** @author lscl* @version 1.0* @intro: 抽象访问者*/
public interface IVisitor {// 用于访问孩子的信息public void visit(ChildFamily childFamily);// 用于访问父母的信息public void visit(ParentFamily parentFamily);
}

• 5）定义具体访问者（丈夫）：

package com.pattern.demo01;/*** @author lscl* @version 1.0* @intro: 爸爸访问者(具体访问者)*/
public class FatherVisitor implements IVisitor {@Overridepublic void visit(ChildFamily childFamily) {// 爸爸关心孩子的基本信息、生活等...childFamily.basic();childFamily.live();}@Overridepublic void visit(ParentFamily parentFamily) {// 爸爸关心父母的基本信息、饮食、生活等parentFamily.basic();parentFamily.diet();parentFamily.live();}
}

• 6）定义具体访问者（妻子）：

package com.pattern.demo01;/*** @author lscl* @version 1.0* @intro: 妈妈访问者(具体访问者)*/
public class MotherVisitor implements IVisitor {@Overridepublic void visit(ChildFamily childFamily) {// 妈妈关心孩子的基本信息、饮食等...childFamily.basic();childFamily.diet();}@Overridepublic void visit(ParentFamily parentFamily) {// 妈妈关心父母的饮食、生活等parentFamily.diet();parentFamily.live();}
}

• 7）结构对象：

package com.pattern.demo01;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** @author lscl* @version 1.0* @intro: 结构对象: 提供方法接受访问者对该集合所有元素的操作*/
public class ObjectStructure {private List<IFamily> families=new ArrayList<>();// 添加元素public void addElement(IFamily family){families.add(family);}// 移除元素public void removeElement(IFamily family){families.remove(family);}// 访问元素,不同的访问者访问到的内容是不一样的public void accept(IVisitor visitor){for (IFamily family : families) {family.accept(visitor);}}
}

• 8）测试类：

package com.pattern.demo01;/*** @author lscl* @version 1.0* @intro:*/
public class Demo01 {public static void main(String[] args) {ObjectStructure structure=new ObjectStructure();structure.addElement(new ChildFamily("小刚",17));structure.addElement(new ParentFamily("爸",56));structure.addElement(new ChildFamily("妈",53));System.out.println("**************丈夫关心孩子们和父母**************");structure.accept(new FatherVisitor());System.out.println("**************妻子关心孩子们和父母**************");structure.accept(new MotherVisitor());}
}

20.3 访问者设计模式的优缺点

• 优点：
  • 1）解耦了数据结构与数据操作，使得操作集合可以独立变化
  • 2）可以通过扩展访问者角色来实现对数据的不同操作，扩展性好
  • 3）各角色职责分离，符合单一职责原则
• 缺点：
  • 1）无法增加元素类：若系统数据结构对象易于发生变化，如经常有新的元素增加进来，则访问者必须增加对应元素的操作，违背了开闭原则；
  • 2）访问者模式为了实现不同的访问者访问不同的元素达到不同的效果，所以访问者依赖的是具体元素类型，而不是抽象类，违背了依赖倒置原则；