java23种设计模式-访问者模式

访问者模式（Visitor Pattern）学习笔记

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一、模式定义

🌐 行为型设计模式，通过将算法与对象结构分离，在不修改现有对象结构的前提下定义新操作。符合开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。

二、类图（Mermaid表示）

三、核心组成

1. Visitor（访问者接口）

   • 声明visit方法集合（参数类型对应具体元素类型）

2. ConcreteVisitor（具体访问者）

   • 实现visit方法，定义对具体元素的操作

3. Element（元素接口）

   • 定义accept方法接收访问者对象

4. ConcreteElement（具体元素）

   • 实现accept方法，调用访问者的visit方法

5. ObjectStructure（对象结构）

   • 维护元素集合，提供遍历元素的接口

四、Java实现示例

// 元素接口
interface Element {
    void accept(Visitor visitor);
}

// 具体元素A
class ConcreteElementA implements Element {
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    public String operationA() {
        return "ElementA Operation";
    }
}

// 具体元素B
class ConcreteElementB implements Element {
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    public String operationB() {
        return "ElementB Operation";
    }
}

// 访问者接口
interface Visitor {
    void visit(ConcreteElementA element);
    void visit(ConcreteElementB element);
}

// 具体访问者1
class ConcreteVisitor1 implements Visitor {
    public void visit(ConcreteElementA element) {
        System.out.println("Visitor1 processing: " + element.operationA());
    }
    public void visit(ConcreteElementB element) {
        System.out.println("Visitor1 processing: " + element.operationB());
    }
}

// 对象结构
class ObjectStructure {
    private List<Element> elements = new ArrayList<>();
    
    public void addElement(Element element) {
        elements.add(element);
    }
    
    public void accept(Visitor visitor) {
        for (Element element : elements) {
            element.accept(visitor);
        }
    }
}

// 使用示例
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ObjectStructure structure = new ObjectStructure();
        structure.addElement(new ConcreteElementA());
        structure.addElement(new ConcreteElementB());
        
        Visitor visitor1 = new ConcreteVisitor1();
        structure.accept(visitor1);
    }
}

五、双分派机制

🚀 两次动态绑定：

1. 元素通过accept方法选择接收访问者
2. 访问者通过visit方法选择处理具体元素类型

六、适用场景

✅ 需要对复杂对象结构（如组合结构）添加新操作
✅ 数据结构稳定但需要频繁添加新算法
✅ 需要分离无关行为避免污染类
✅ 需要运行时选择不同处理逻辑

七、优缺点分析

✔️ 优点：

• 符合单一职责原则
• 优秀的扩展性（新增访问者不影响现有系统）
• 集中相关行为

❌ 缺点：

• 增加新元素类型困难（需要修改所有访问者）
• 破坏元素封装性（需要暴露内部状态）
• 不适用于元素结构频繁变化的场景

八、实际应用

1. 编译器：语法树分析（类型检查、代码优化）
2. 文件系统处理：不同格式文件的处理
3. XML解析：DOM树遍历处理
4. ASM字节码框架：ClassVisitor体系
5. JDK示例：java.nio.file.FileVisitor

九、相关模式对比

模式	关注点
访问者	在对象结构上执行操作
迭代器	遍历集合元素
组合模式	处理树形结构
装饰器	动态添加职责

建议结合具体业务场景（如电商订单处理、文档转换工具）进行实践练习，加深对双分派机制的理解。