【访问者设计模式详解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同语言实现
简介
访问者模式（Visitor Pattern）是一种行为型模式。它封装一个访问者类，把各元素类的操作集合起来，目的是将数据结构与数据操作分离。在不改变原有元素类数据结构的前提下，改变了元素类的执行算法。
当某些较为稳定的东西（数据结构或算法），不想直接被改变但又想扩展功能，这时候适合用访问者模式。访问者模式的使用频率并不是很高，大多数情况下，你并不需要使用访问者模式，但是当你一旦需要使用它时，那你就是需要使用它了。
访问者模式有以下几个角色：
- 结构对象(ObjectStructure)：结构对象角色，这是访问者模式的基础角色，包含多个类或者接口.
- 抽象元素(Element)：定义一个接受访问操作accept()，以一个访问者Visitor作为参数。
- 具体元素(ConcreteElement)：实现抽象节点的accept()方法和处理操作，调用Vistor的访问方法实现具体功能。
- 抽象访问者(Visitor)：定义一个抽象接口，声明一个或多个访问操作，使得所有具体访问者都必须实现。
- 具体访问者(ConcreteVisitor)：具体访问者角色，实现Visitor声明的接口。
作用
- 在数据基础类里面有一个方法接受访问者，将自身引用传入访问者，从而把不变的固定起来，把变化的开放出去。
- 通过隔离类中变化的东西，固定不变的东西，符合单一职责原则，同时具备较好的扩展性和灵活性。
实现步骤
- 先创建基本元素抽象类Element，确定accept()抽象方法。
- 分别创建几个具体的元素类，实现抽象元素的accept方法。
- 在创建Visitor抽象接口，定义visit方法，调用具体元素。
- 创建1个或多个Visitor类，继承抽象接口，客户将以此去访问具体元素。
- 再创建对象结构类，这是核心入口类，负责组合各种元素，以及传递访问者Visitor。
- 客户调用时先创建对象结构类，再指定访问者类，通过访问这类调用具体元素类
UML
Java代码
结构对象
// ObjectStructure.java 结构对象(ObjectStructure)
public class ObjectStructure {
// 可以想象为一台电脑，聚合了各种设备元素
private String name = "Computer Structure";
private List<Element> elements = new ArrayList<Element>();
// 结构对象初始化聚合了其他元素
public ObjectStructure() {
addElement(new ConcreteElementA());
addElement(new ConcreteElementB());
}
public void addElement(Element element) {
elements.add(element);
}
// 传入访问者分发给其他元素
public void accept(Visitor visitor) {
System.out
.println("ObjectStructure::accept() [visitor.class = " + visitor.getClass().getSimpleName() + " visitor.name = "
+ visitor.getName() + "]");
for (Element element : elements) {
element.accept(visitor);
}
}
public String getName() {
return this.name;
}
}
抽象访问者类
// Visitor.java 访问者Visitor抽象接口，定义不同的visit方法
public interface Visitor {
public void visit(ConcreteElementA concreteElementA);
public void visit(ConcreteElementB concreteElementB);
public String getName();
}
具体访问者
// ConcreteVisitorA.java 具体访问者A
public class ConcreteVisitorA implements Visitor {
// 假如由不同厂商是程序的访问者
private String name = "Google Visitor";
@Override
public void visit(ConcreteElementA concreteElementA) {
System.out.println(
"ConcreteVisitorA::visit() [Element.class = " + concreteElementA.getClass().getSimpleName()
+ " Element.name = "
+ concreteElementA.getName() + "]");
concreteElementA.operate();
}
@Override
public void visit(ConcreteElementB concreteElementB) {
System.out.println("ConcreteVisitorA::visit() [Element.class = " + concreteElementB.getClass().getSimpleName()
+ " Element.name = "
+ concreteElementB.getName() + "]");
concreteElementB.operate();
}
public String getName() {
return this.name;
}
}
// ConcreteVisitorB.java 具体访问者B
public class ConcreteVisitorB implements Visitor {
// 假如由不同厂商是程序的访问者
private String name = "Apple Visitor";
@Override
public void visit(ConcreteElementA concreteElementA) {
System.out.println(
"ConcreteVisitorB::visit() [Element.class = " + concreteElementA.getClass().getSimpleName()
+ " Element.name = "
+ concreteElementA.getName() + "]");
concreteElementA.operate();
}
@Override
public void visit(ConcreteElementB concreteElementB) {
System.out.println(
"ConcreteVisitorB::visit() [Element.class = " + concreteElementB.getClass().getSimpleName()
+ " Element.name = "
+ concreteElementB.getName() + "]");
concreteElementB.operate();
}
public String getName() {
return this.name;
}
}
抽象元素类
// Element.java 抽象元素(Element)，定义accept方法，传入抽象访问者
abstract class Element {
public abstract void accept(Visitor visitor);
}
具体元素实现类
// ConcreteElementA.java 具体的元素实现者A
public class ConcreteElementA extends Element {
// 可以设想为显示器
private String name = "Monitor Element";
@Override
public void accept(Visitor visitor) {
System.out
.println(
"ConcreteElementA::accept() [visitor.class = " + visitor.getClass().getSimpleName() + " visitor.name = "
+ visitor.getName() + "]");
visitor.visit(this);
}
public void operate() {
System.out.println("ConcreteElementA::operate() [" + this.getName() + "]");
}
public String getName() {
return this.name;
}
}
// ConcreteElementB.java 具体的元素实现者B
public class ConcreteElementB extends Element {
private String name = "Keyboard Element";
@Override
public void accept(Visitor visitor) {
System.out.println(
"ConcreteElementB::accept() [visitor.class = " + visitor.getClass().getSimpleName() + " visitor.name = "
+ visitor.getName() + "]");
visitor.visit(this);
}
public void operate() {
System.out.println("ConcreteElementB::operate() [" + this.getName() + "]");
}
public String getName() {
return this.name;
}
}
测试调用
/**
* 访问者模式是当客户需要访问具体各元素Element时，先建立一个访问者Visitor作为媒介
* 客户基于对象结构ObjectStructure，调用accept()，接受传入的访问者
* 对象结构向其他元素负责分发访问者，元素对象接受之后会将自己回传给访问者，从而访问者可以访问具体元素
*/
ObjectStructure structure = new ObjectStructure();
// 接受访问者A，把访问者传递给具体元素
structure.accept(new ConcreteVisitorA());
System.out.println("====");
// 接受访问者B，把访问者传递给具体元素
structure.accept(new ConcreteVisitorB());
Go代码
结构对象
// ObjectStructure.go 结构对象(ObjectStructure)
type ObjectStructure struct {
name string
elements []Element
}
func (o *ObjectStructure) AddElement(e Element) {
o.elements = append(o.elements, e)
}
// 传入访问者分发给其他元素
func (o *ObjectStructure) Accept(v Visitor) {
fmt.Println(
"ObjectStructure::Accept() [Visitor.name = " +
v.GetName() + "]")
// 通知全部元素成员接受访问者
for i := 0; i < len(o.elements); i++ {
o.elements[i].Accept(v)
}
// for _, ele := range o.elements {
// ele.Accept(v)
// }
}
func (o *ObjectStructure) GetName() string {
o.name = "Computer Structure"
return o.name
}
// 结构对象的初始化函数
func (o *ObjectStructure) Init() {
// 可以想象为一台电脑，聚合了各种设备元素
fmt.Println("ObjectStructure::Init() ", o.GetName())
// 定义一个对象数组，长度可选
o.elements = make([]Element, 0, 100)
// 结构对象初始化聚合了其他元素
o.AddElement(&ConcreteElementA{})
o.AddElement(&ConcreteElementB{})
}
抽象访问者类
// Visitor.go 访问者Visitor抽象接口，定义不同的visit方法
type Visitor interface {
VisitA(e *ConcreteElementA)
VisitB(e *ConcreteElementB)
GetName() string
}
具体访问者
// ConcreteVisitorA.go 具体访问者A
type ConcreteVisitorA struct {
name string
}
func (v *ConcreteVisitorA) GetName() string {
v.name = "Google Visitor(struct=ConcreteVisitorA)"
return v.name
}
func (v *ConcreteVisitorA) VisitA(e *ConcreteElementA) {
fmt.Println(
"ConcreteVisitorA::VisitA() [Element.name = " + e.GetName() + "]")
e.Operate()
}
func (v *ConcreteVisitorA) VisitB(e *ConcreteElementB) {
fmt.Println(
"ConcreteVisitorA::VisitB() [Element.name = " + e.GetName() + "]")
e.Operate()
}
// ConcreteVisitorB.go 具体访问者B
type ConcreteVisitorB struct {
name string
}
func (v *ConcreteVisitorB) GetName() string {
v.name = "Apple Visitor(struct=ConcreteVisitorB)"
return v.name
}
func (v *ConcreteVisitorB) VisitB(e *ConcreteElementB) {
fmt.Println(
"ConcreteVisitorB::VisitB() [Element.name = " + e.GetName() + "]")
e.Operate()
}
func (v *ConcreteVisitorB) VisitA(e *ConcreteElementA) {
fmt.Println(
"ConcreteVisitorB::VisitA() [Element.name = " + e.GetName() + "]")
e.Operate()
}
抽象元素类
// Element.go 抽象元素(Element)，定义accept方法，传入抽象访问者
// go无抽象类，用interface替代
type Element interface {
Accept(v Visitor)
Operate()
GetName() string
}
具体元素实现类
// ConcreteElementA.go 具体的元素实现者A
type ConcreteElementA struct {
name string
}
func (c *ConcreteElementA) GetName() string {
c.name = `Monitor Element(struct=ConcreteElementA)`
return c.name
}
func (e *ConcreteElementA) Accept(v Visitor) {
fmt.Println(
"ConcreteElementA::Accept() [Visitor.name = " + v.GetName() + "]")
v.VisitA(e)
}
func (e *ConcreteElementA) Operate() {
fmt.Println("ConcreteElementA::Operate() [" + e.GetName() + "]")
}
// ConcreteElementB.go 具体的元素实现者B
type ConcreteElementB struct {
name string
}
func (c *ConcreteElementB) GetName() string {
c.name = "Keyboard Element(struct=ConcreteElementB)"
return c.name
}
func (e *ConcreteElementB) Accept(v Visitor) {
fmt.Println(
"ConcreteElementB::Accept() [Visitor.name = " + v.GetName() + "]")
v.VisitB(e)
}
func (e *ConcreteElementB) Operate() {
fmt.Println("ConcreteElementB::Operate() [" + e.GetName() + "]")
}
测试调用
func main() {
fmt.Println("test start:")
/**
* 访问者模式是当客户需要访问具体各元素Element时，先建立一个访问者Visitor作为媒介
* 客户基于对象结构ObjectStructure，调用Accept()，接受传入的访问者
* 对象结构向其他元素负责分发访问者，元素对象接受之后会将自己回传给访问者，从而访问者可以访问具体元素
*/
structure := src.ObjectStructure{}
structure.Init()
// 接受访问者A，把访问者传递给具体元素
structure.Accept(&src.ConcreteVisitorA{})
fmt.Println("====")
// 接受访问者B，把访问者传递给具体元素
structure.Accept(&src.ConcreteVisitorB{})
}
更多语言版本
不同语言设计模式源码：https://github.com/microwind/design-pattern