Java 访问者模式(Visitor Pattern)详解
🧠 什么是访问者模式?
访问者模式是一种行为型设计模式,它使得你可以在不修改对象结构的情况下,定义作用于该结构的操作。通过将操作从对象本身移到访问者类中,可以在不改变类的情况下,对其增加新的操作。
访问者模式的关键思想是将“数据”和“操作”分离,允许在对象结构不变的情况下添加新的操作。它通常用于对象结构是类群体的场景。
🎯 使用场景
- 对象结构是一个包含很多类的集合,这些类的操作通常需要扩展。
- 希望在不改变类的前提下,向类中添加新的操作。
- 经常需要对同一对象结构执行不同的操作。
🏗️ 模式结构
- Visitor(抽象访问者):声明对每一个具体元素的访问方法。
- ConcreteVisitor(具体访问者):实现对每一个具体元素的访问操作。
- Element(元素):定义接受访问者的接口,通常包含一个
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):管理所有元素对象的集合,提供一个可以迭代访问元素的机制。
✅ 示例:购物车的总价计算
抽象访问者类
public interface Visitor {void visit(Book book);void visit(Fruit fruit);
}
具体访问者类
public class ShoppingCartVisitor implements Visitor {@Overridepublic void visit(Book book) {System.out.println("Book: " + book.getName() + ", Price: " + book.getPrice());}@Overridepublic void visit(Fruit fruit) {System.out.println("Fruit: " + fruit.getName() + ", Price: " + fruit.getPrice());}
}
抽象元素类
public interface Item {void accept(Visitor visitor);
}
具体元素类
public class Book implements Item {private String name;private int price;public Book(String name, int price) {this.name = name;this.price = price;}public String getName() {return name;}public int getPrice() {return price;}@Overridepublic void accept(Visitor visitor) {visitor.visit(this);}
}public class Fruit implements Item {private String name;private int price;public Fruit(String name, int price) {this.name = name;this.price = price;}public String getName() {return name;}public int getPrice() {return price;}@Overridepublic void accept(Visitor visitor) {visitor.visit(this);}
}
对象结构类(购物车)
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class ShoppingCart {private List<Item> items = new ArrayList<>();public void addItem(Item item) {items.add(item);}public void accept(Visitor visitor) {for (Item item : items) {item.accept(visitor);}}
}
客户端
public class Client {public static void main(String[] args) {ShoppingCart cart = new ShoppingCart();cart.addItem(new Book("Design Patterns", 50));cart.addItem(new Fruit("Apple", 2));ShoppingCartVisitor visitor = new ShoppingCartVisitor();cart.accept(visitor); // 访问购物车中的每个项目}
}
✅ 优点
- 可以在不修改类的前提下,为对象结构添加新的操作。
- 避免了在每个元素类中添加“长长的if-else”语句。
- 符合单一职责原则,每个访问者可以关注其对应的操作,避免了类中的方法变得过于庞大。
⚠️ 缺点
- 访问者模式需要修改已有元素类以添加
accept
方法,可能会影响现有代码。 - 如果对象结构变化频繁,扩展访问者的难度较大,因为访问者与对象结构密切耦合。
- 需要创建多个访问者类,可能导致系统复杂度增加。
🧩 使用建议
访问者模式适合用于处理具有复杂对象结构的系统,并且这些对象结构的操作很容易在后期扩展。典型应用包括报表生成、文档结构遍历、数据模型操作等。