【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

1. 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。
2. 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

1. 先创建基本元素抽象类Element，确定accept()抽象方法。
2. 分别创建几个具体的元素类，实现抽象元素的accept方法。
3. 在创建Visitor抽象接口，定义visit方法，调用具体元素。
4. 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。
5. 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。
6. 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Apublic 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Bpublic 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Apublic 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Bpublic 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Atype 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Btype 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Atype 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Btype 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