​​访问者模式

访问者模式（Visitor Pattern）

---

定义

访问者模式（Visitor Pattern）是行为型设计模式的一种，它‌将算法与对象结构分离‌，允许在不修改现有对象结构的前提下‌定义新的操作‌。该模式通过双重分派机制实现操作与对象结构的解耦。

核心思想

• 关注点分离‌：对象结构负责数据存储，访问者负责行为逻辑

• 双重分发：通过两次方法调用（对象接受访问者，访问者访问对象）动态绑定具体实现。

• 开放/封闭原则：新增操作时无需修改对象结构，但新增元素类型时可能需要调整访问者接口。

• 算法集中管理‌：相关操作集中在同一访问者中

模式结构

+------------------+          +-------------------+
|   ObjectStructure|          |     IVisitor      |
|------------------|          |-------------------|
| +AddElement()    |          | +VisitElementA()  |
| +AcceptVisitor() |          | +VisitElementB()  |
+------------------+          +-------------------+
         |                             ^
         | Contains                    | Implements
         v                             |
+------------------+          +-------------------+
|   IElement       |          | ConcreteVisitor   |
|------------------|          |-------------------|
| +Accept(IVisitor)|          | +VisitElementA()  |
+------------------+          | +VisitElementB()  |
         ^                     +-------------------+
         | Implements
+--------+--------+
|                 |
| ConcreteElementA|  ConcreteElementB
|-----------------|  -----------------
| +Accept()       |  +Accept()
+-----------------+  -----------------

角色	职责说明
IVisitor（访问者接口）	声明访问各类具体元素的Visit方法。
ConcreteVisitor（具体访问者）	实现接口，定义对具体元素的操作逻辑。
IElement（元素接口）	声明接受访问者的Accept方法。
ConcreteElement（具体元素）	实现Accept方法，调用访问者的对应方法。
ObjectStructure（对象结构）	维护元素集合，提供遍历元素的方法。

主要解决的问题

• 功能扩展不破坏封装：在不修改元素类的前提下添加新操作。

• 集中相关操作：将分散在多个类中的操作聚合到访问者中。

• 复杂对象结构的统一处理：对包含多种类型元素的结构执行统一遍历和操作。

• ‌数据/行为耦合‌：分离对象数据结构与其关联的操作逻辑

代码示例

• 场景​​：文档处理系统，支持对文本、图片元素生成HTML和PDF格式。

// 元素接口
public interface IDocumentElement
{
    void Accept(IVisitor visitor);
}

// 具体元素实现
public class TextElement : IDocumentElement
{
    public string Content { get; set; }
    
    public void Accept(IVisitor visitor) => visitor.VisitText(this);
}

public class ImageElement : IDocumentElement
{
    public string Url { get; set; }
    public string AltText { get; set; }
    
    public void Accept(IVisitor visitor) => visitor.VisitImage(this);
}

public class TableElement : IDocumentElement
{
    public int Rows { get; set; }
    public int Columns { get; set; }
    
    public void Accept(IVisitor visitor) => visitor.VisitTable(this);
}

// 访问者接口
public interface IVisitor
{
    void VisitText(TextElement text);
    void VisitImage(ImageElement image);
    void VisitTable(TableElement table);
}

// 具体访问者实现
public class HtmlExportVisitor : IVisitor
{
    public void VisitText(TextElement text)
    {
        Console.WriteLine($"<p>{text.Content}</p>");
    }

    public void VisitImage(ImageElement image)
    {
        Console.WriteLine($"<img src='{image.Url}' alt='{image.AltText}'>");
    }

    public void VisitTable(TableElement table)
    {
        Console.WriteLine($"<table><caption>{table.Rows}x{table.Columns}表格</caption></table>");
    }
}

public class MarkdownExportVisitor : IVisitor
{
    public void VisitText(TextElement text)
    {
        Console.WriteLine(text.Content + "\n");
    }

    public void VisitImage(ImageElement image)
    {
        Console.WriteLine($"![{image.AltText}]({image.Url})");
    }

    public void VisitTable(TableElement table)
    {
        Console.WriteLine($"| {'     | '.PadRight(table.Columns * 6)}|");
    }
}

// 对象结构
public class Document
{
    private readonly List<IDocumentElement> _elements = new();

    public void AddElement(IDocumentElement element) => _elements.Add(element);
    
    public void Accept(IVisitor visitor)
    {
        foreach (var element in _elements)
        {
            element.Accept(visitor);
        }
    }
}

// 客户端调用
var doc = new Document();
doc.AddElement(new TextElement { Content = "欢迎访问示例文档" });
doc.AddElement(new ImageElement { Url = "chart.png", AltText = "数据图表" });
doc.AddElement(new TableElement { Rows = 3, Columns = 4 });

Console.WriteLine("导出为HTML:");
doc.Accept(new HtmlExportVisitor());

Console.WriteLine("\n导出为Markdown:");
doc.Accept(new MarkdownExportVisitor());

总结

优点

• 高扩展性：新增操作只需添加访问者，无需修改元素类。

• 职责清晰：相关操作集中到访问者中，避免污染元素类。

• 支持复杂操作：可访问多个不同类型的元素并共享状态。

缺点

• 破坏封装性：访问者需要了解元素内部细节。

• 元素类型变更困难：新增元素类型需修改所有访问者接口。

• 增加系统复杂度：双重分发机制可能让代码更难理解。

适用场景

• 对象结构稳定但需频繁新增操作（如文件导出、格式转换）。

• 需要对复杂结构中的元素执行统一处理（如编译器语法树分析）。

• 操作逻辑需要跨多个元素类协作(如日志处理)。

注意事项

• 避免过度使用，优先考虑简单条件判断或策略模式。

• 若元素类型频繁变化，访问者模式可能不适用。