设计模式：访问者模式
访问者模式（Visitor Pattern）是行为设计模式的一种，它使你能够在不修改对象结构的情况下，给对象结构中的每个元素添加新的功能。访问者模式将数据结构和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。
核心概念
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Element（元素接口/抽象类）：定义一个接受访问者访问的接口或抽象类，元素可以是抽象类也可以是接口，通常会有一个accept()方法用于接收访问者对象的访问。
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ConcreteElement（具体元素类）：实现了Element接口或继承了Element抽象类的具体类，每个具体元素都实现了accept()方法，用于调用访问者相应的方法。
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Visitor（访问者接口）：声明了一个或多个访问元素的方法，使得每个元素都能接受访问者的操作。这些方法的名称通常反映了访问者对元素的操作。
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ConcreteVisitor（具体访问者类）：实现了Visitor接口，为每一种ConcreteElement提供具体的操作实现。
应用场景
- 当需要对一个对象结构中的对象施加多种不同的操作，而这些操作彼此独立，且需要避免让这些操作"污染"这些对象的类时。
- 对象结构比较稳定，但经常需要在此结构上定义新的操作。
优缺点
优点:
- 扩展性好：可以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。
- 符合单一职责原则：将数据结构和数据操作分离，使得两者可以独立变化。
缺点:
- 访问者模式使得对象结构变得复杂，增加新的元素类或访问者类都需要修改原有代码，违反了开闭原则。
- 过多的ConcreteVisitor可能会导致类膨胀，系统难于维护。
以下是使用Java实现访问者模式的一个完整示例。在这个例子中，我们假设有一个简单的文件系统结构，由文件（File）和目录（Directory）组成。我们的目标是实现两种不同的访问者：一个用于计算文件系统的总大小，另一个用于打印文件系统的内容结构。
1. 定义元素接口（Element）
首先，定义一个表示文件系统元素的接口，它包含一个接受访问者的方法。
// 文件系统元素接口
interface FileSystemElement {void accept(FileSystemVisitor visitor);
}2. 具体元素类（ConcreteElement）
然后，定义具体的文件和目录类，它们都实现了FileSystemElement接口。
// 文件类
class File implements FileSystemElement {private String name;private int size;public File(String name, int size) {this.name = name;this.size = size;}public String getName() {return name;}public int getSize() {return size;}@Overridepublic void accept(FileSystemVisitor visitor) {visitor.visit(this);}
}// 目录类
class Directory implements FileSystemElement {private String name;private List<FileSystemElement> elements = new ArrayList<>();public Directory(String name) {this.name = name;}public void add(FileSystemElement element) {elements.add(element);}public String getName() {return name;}@Overridepublic void accept(FileSystemVisitor visitor) {visitor.visit(this);}public List<FileSystemElement> getElements() {return elements;}
}3. 访问者接口（Visitor）
定义访问者接口，包含访问文件和目录的方法。
// 访问者接口
interface FileSystemVisitor {void visit(File file);void visit(Directory directory);
}4. 具体访问者类（ConcreteVisitor）
创建两个访问者类，一个用于计算总大小，一个用于打印结构。
// 计算大小的访问者
class SizeCalculatorVisitor implements FileSystemVisitor {private int totalSize = 0;@Overridepublic void visit(File file) {totalSize += file.getSize();}@Overridepublic void visit(Directory directory) {for (FileSystemElement element : directory.getElements()) {element.accept(this);}}public int getTotalSize() {return totalSize;}
}// 打印结构的访问者
class StructurePrinterVisitor implements FileSystemVisitor {private String prefix = "";@Overridepublic void visit(File file) {System.out.println(prefix + "- " + file.getName() + " (" + file.getSize() + " KB)");}@Overridepublic void visit(Directory directory) {System.out.println(prefix + "+ " + directory.getName());prefix += " ";for (FileSystemElement element : directory.getElements()) {element.accept(this);}prefix = prefix.substring(2);}
}5. 客户端代码
最后，客户端代码创建文件系统结构并使用访问者。
public class VisitorPatternDemo {public static void main(String[] args) {Directory rootDir = new Directory("root");Directory subDir = new Directory("subdir");File file1 = new File("file1.txt", 100);File file2 = new File("file2.txt", 200);rootDir.add(file1);rootDir.add(subDir);subDir.add(file2);// 使用大小计算器访问者FileSystemVisitor sizeCalculator = new SizeCalculatorVisitor();rootDir.accept(sizeCalculator);System.out.println("Total size: " + sizeCalculator.getTotalSize() + " KB");// 使用结构打印访问者System.out.println("\nPrinting structure:");FileSystemVisitor structurePrinter = new StructurePrinterVisitor();rootDir.accept(structurePrinter);}
}这个例子展示了如何使用访问者模式来添加新的操作（计算大小和打印结构），而不需要修改文件和目录的类。新增操作时，只需添加新的访问者类即可。