深入理解Java访问者模式（Visitor Pattern）——面向对象编程中的行为分离利器

二、访问者模式的核心角色

• Visitor（访问者接口）：声明一个或多个 visit 方法，用于访问不同类型的元素。
• ConcreteVisitor（具体访问者）：实现 Visitor 接口，定义对每种元素的具体操作。
• Element（元素接口）：声明一个 accept 方法，接收一个 Visitor 对象。
• ConcreteElement（具体元素）：实现 Element 接口，调用 Visitor 的 visit 方法。
• ObjectStructure（对象结构）：管理元素集合，并提供高层接口供客户端调用。

三、Java代码实现示例

下面是一个简单的例子：我们有两个商品类型 —— 书（Book）和水果（Fruit），现在要对它们执行“显示信息”和“计算总价”两种操作。

1. 定义元素接口（Element）

public interface ItemElement {    public void accept(Visitor visitor);}

2. 实现具体元素（ConcreteElement）

public class Book implements ItemElement {    private double price;    private String isbn;    public Book(double price, String isbn) {        this.price = price;        this.isbn = isbn;    }    public double getPrice() {        return price;    }    public String getIsbn() {        return isbn;    }    @Override    public void accept(Visitor visitor) {        visitor.visit(this);    }}class Fruit implements ItemElement {    private double weight;    private double pricePerKg;    private String name;    public Fruit(double weight, double pricePerKg, String name) {        this.weight = weight;        this.pricePerKg = pricePerKg;        this.name = name;    }    public double getWeight() {        return weight;    }    public double getPricePerKg() {        return pricePerKg;    }    public String getName() {        return name;    }    @Override    public void accept(Visitor visitor) {        visitor.visit(this);    }}

3. 定义访问者接口（Visitor）

public interface Visitor {    public void visit(Book book);    public void visit(Fruit fruit);}

4. 实现具体访问者（ConcreteVisitor）

public class InfoVisitor implements Visitor {    @Override    public void visit(Book book) {        System.out.println("Book: ISBN=" + book.getIsbn() + ", Price=" + book.getPrice());    }    @Override    public void visit(Fruit fruit) {        System.out.println("Fruit: Name=" + fruit.getName() + ", Weight=" + fruit.getWeight() + "kg");    }}public class TotalPriceVisitor implements Visitor {    private double total = 0;    @Override    public void visit(Book book) {        total += book.getPrice();    }    @Override    public void visit(Fruit fruit) {        total += fruit.getWeight() * fruit.getPricePerKg();    }    public double getTotal() {        return total;    }}

5. 使用示例（客户端代码）

import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class ShoppingCartClient {    public static void main(String[] args) {        List<ItemElement> items = new ArrayList<>();        items.add(new Book(20, "1234"));        items.add(new Book(100, "5678"));        items.add(new Fruit(10, 15, "Apple"));        items.add(new Fruit(5, 50, "Banana"));        // 显示所有商品信息        InfoVisitor infoVisitor = new InfoVisitor();        for (ItemElement item : items) {            item.accept(infoVisitor);        }        // 计算总价        TotalPriceVisitor totalPriceVisitor = new TotalPriceVisitor();        for (ItemElement item : items) {            item.accept(totalPriceVisitor);        }        System.out.println("Total Price = " + totalPriceVisitor.getTotal());    }}

四、访问者模式的优缺点

优点：

• 符合开闭原则：可以在不修改元素类的情况下添加新操作。
• 将相关操作集中在一个类中，提高代码可读性和可维护性。
• 适合处理复杂对象结构，如编译器、文档解析器等。

缺点：

• 增加新元素类型时，需要修改所有 Visitor 接口及其实现类。
• 破坏了封装性，因为 Visitor 需要访问元素的内部状态。

五、适用场景

当你遇到以下情况时，可以考虑使用Visitor模式Java实现：

• 对象结构稳定，但需要频繁添加新操作。
• 操作逻辑与对象本身无关，属于外部行为。
• 需要对一组对象执行多种不同操作，且不想污染原有类。

六、总结

通过本篇Java设计模式教程，我们深入学习了访问者模式的原理、结构和实现方式。它是一种强大的行为型设计模式，能够有效解耦数据结构与操作逻辑。虽然它有一定的使用门槛，但在合适的场景下能极大提升代码的灵活性和可扩展性。

掌握访问者模式，是迈向高级Java开发者的重要一步！