访问者模式(Visitor Pattern)

2025-05-10

behavioral, visitor

在访问者模式中，我们使用了一个访问者类，它改变了元素类的执行算法。通过这种方式，元素的执行算法可以随着访问者改变而改变。这种类型的设计模式属于行为模式。根据模式，元素对象已接受访问者对象，这样访问者对象就可以处理元素对象上的操作。

核心组成

  1. 访问者接口(Visitor)

定义对每一个元素类可以执行的操作，通常按元素类型重载方式。

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public interface Vistor {
  void visitConcreteElementA(ConcreteElementA elementA);
  void visitConcreteElementB(ConcreteElementB elementB);
}
  1. 具体访问者类(Concrete Visitor)

实现每个操作的具体逻辑。

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public class ConcreteVisitor implements Visitor {
    @Override
    public void visitConcreteElementA(ConcreteElementA elementA) {
        System.out.println("访问者处理元素 A：" + elementA.operation());
    }

    @Override
    public void visitConcreteElementB(ConcreteElementB elementB) {
        System.out.println("访问者处理元素 B：" + elementB.operation());
    }
}
  1. 元素接口(Element)

声明一个接收访问者的方法accept。

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public interface Element {
    void accept(Visitor visitor);
}
  1. 具体元素类(Concrete Element)

实现accept方法，调用访问者的对应方法。

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public class ConcreteElementA implements Element {
    public String operation() {
        return "元素 A 的内容";
    }

    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visitConcreteElementA(this);
    }
}

public class ConcreteElementB implements Element {
    public String operation() {
        return "元素 B 的内容";
    }

    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visitConcreteElementB(this);
    }
}

  1. 对象结构(Object Structure)

管理一组元素，并提供一个让访问者访问所有元素的接口。

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import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ObjectStructure {
    private List<Element> elements = new ArrayList<>();

    public void add(Element element) {
        elements.add(element);
    }

    public void accept(Visitor visitor) {
        for (Element element : elements) {
            element.accept(visitor);
        }
    }
}
  1. 客户端示例
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val structure = ObjectStructure()
structure.add(ConcreteElementA())
structure.add(ConcreteElementB())

val visitor = ConcreteVisitor()
structure.accept(visitor)

适用场景

  • 数据结构相对稳定，但对其操作经常扩展的系统。
  • 编译器设计中用于遍历语法树。
  • 报表生成、日志记录、渲染引擎等需统一处理多种对象的场景。

Java中的典型应用

  • Java编译器工具(如javac)使用访问者模式遍历AST(抽象语法树).
  • XML/JSON解析框架中对节点进行统一访问处理。
  • Spring框架中用于配置解析和依赖注入的访问逻辑。

变体与替代方案

  • 双亲派(Double Dispatch)： 访问者模式的核心机制。
  • 策略模式： 时和单一结构多算法，但不具备访问者对多种元素的支持能力。
  • 责任链模式： 侧重请求传递而非统一访问。