小谈设计模式（29）—访问者模式

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主要对目前市面上常见的23种设计模式进行逐一分析和总结，希望有兴趣的小伙伴们可以看一下，会持续更新的。希望各位可以监督我，我们一起学习进步，加油，各位

访问者模式

访问者模式是一种行为型设计模式，它允许你将算法与一个对象结构分离开来。通过这种方式，可以在不改变对象结构的情况下，向对象结构中添加新的操作。

角色分析

访问者（Visitor）和被访问者（Element）

访问者

定义了一组可以访问不同类型被访问者的方法

被访问者

定义了接受访问者的方法。访问者通过被访问者的接口访问被访问者，并对其进行操作。

优缺点分析

优点

将数据结构与算法分离

访问者模式可以将数据结构与算法分离，使得算法可以独立于数据结构而变化，提高了代码的可维护性和可扩展性。

增加新的操作很容易

当需要增加新的操作时，只需要增加一个新的访问者类即可，不需要修改原有的代码。

增加新的数据结构很困难

当需要增加新的数据结构时，需要修改所有的访问者类，因此增加新的数据结构比较困难。

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访问者模式符合单一职责原则和开闭原则

缺点

增加新的数据结构比较困难

当需要增加新的数据结构时，需要修改所有的访问者类，因此增加新的数据结构比较困难。

增加新的操作会导致访问者类的数量增加

当需要增加新的操作时，需要增加一个新的访问者类，因此访问者类的数量会增加。

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导致系统变得复杂，增加了代码的阅读难度。

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访问者模式需要对数据结构进行抽象，增加了系统的抽象性和理解难度。

总结

访问者模式适用于数据结构相对稳定，但是经常需要增加新的操作的场景，同时访问者模式也需要权衡系统的复杂度和可维护性。

Java程序示例

要求：

为一个图形库添加一个新的功能，即计算图形的面积和周长。我们可以使用访问者模式来实现这个功能。

首先，我们定义一个抽象的图形类（Element），其中包含一个接受访问者的方法 accept()，以及一个抽象的计算面积和周长的方法 calculate()。

abstract class Shape {
    public abstract void accept(Visitor visitor);
    public abstract void calculate();
}```
### 然后，我们定义两个具体的图形类，圆形和矩形，它们都继承自图形类。
```java
class Circle extends Shape {
    private double radius;
    
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }
    
    public double getRadius() {
        return radius;
    }
    
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    
    public void calculate() {
        System.out.println("Calculating area and perimeter of circle");
    }
}

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;
    }
    
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    
    public void calculate() {
        System.out.println("Calculating area and perimeter of rectangle");
    }
}
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接下来，我们定义一个访问者接口（Visitor），其中包含了访问圆形和矩形的方法 visit()。

interface Visitor {
    void visit(Circle circle);
    void visit(Rectangle rectangle);
}
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然后，我们实现具体的访问者类（AreaVisitor和PerimeterVisitor），分别用于计算图形的面积和周长。

class AreaVisitor implements Visitor {
    public void visit(Circle circle) {
        double area = Math.PI * circle.getRadius() * circle.getRadius();
        System.out.println("Area of circle: " + area);
    }
    
    public void visit(Rectangle rectangle) {
        double area = rectangle.getWidth() * rectangle.getHeight();
        System.out.println("Area of rectangle: " + area);
    }
}

class PerimeterVisitor implements Visitor {
    public void visit(Circle circle) {
        double perimeter = 2 * Math.PI * circle.getRadius();
        System.out.println("Perimeter of circle: " + perimeter);
    }
    
    public void visit(Rectangle rectangle) {
        double perimeter = 2 * (rectangle.getWidth() + rectangle.getHeight());
        System.out.println("Perimeter of rectangle: " + perimeter);
    }
}
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最后，我们可以在客户端代码中使用访问者模式来计算图形的面积和周长。

public static void main(String[] args) {
    List<Shape> shapes = new ArrayList<>();
    shapes.add(new Circle(5));
    shapes.add(new Rectangle(3, 4));
    
    Visitor areaVisitor = new AreaVisitor();
    Visitor perimeterVisitor = new PerimeterVisitor();
    
    for (Shape shape : shapes) {
        shape.accept(areaVisitor);
        shape.accept(perimeterVisitor);
    }
}
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程序分析

在上面的代码中，我们创建了一个包含圆形和矩形的列表，并分别使用面积访问者和周长访问者来计算每个图形的面积和周长。

总结

访问者模式可以帮助我们将算法与对象结构分离开来，提高代码的可维护性和可扩展性。在实现访问者模式时，需要定义一个抽象的被访问者类和访问者接口，然后实现具体的被访问者类和访问者类。在客户端代码中，可以使用访问者来访问被访问者，并对其进行操作。