访问者模式（Visitor）

Visitor 模式, 又称访问者模式，是一种行为型设计模式。当需要遍历复杂的对象结构，并对该结构中不同类型的对象作不同操作时，可以将遍历的过程和 操作对象 的过程分离，设计为不同的类。

基本结构

参与者

在 Visitor 模式中，我们可以抽象出两个参与者

Element

表示结构中的元素，这是相对稳定的部分，负责遍历结构部分
Visitor

表示对结构中元素的访问者，负责对不同类型的对象作不同处理

类图结构

Visitor: 访问者，访问一个复杂结构中的元素。定义为抽象类或接口。
Element: 元素，作为访问的对象，需要定类图结构义一个 accept 操作。
ConcreteVisitor: 具体访问者。
ConcreteElement: 对 Element 的实现。

实例演示

问题

假设电脑（Computer）有包括主机箱（Chassis）和显示器（Monitor），主机箱和显示器上都有开关（Switch），主机箱中有硬盘（Harddisk）。需要写一段代码关闭指定电脑computer设备上的所有开关。

解决方案 1（不使用访问者模式）

这是一种直接访问的方式，通过对象的层级关系直接调用开关的close方法。这种方法的缺点是：

需要了解对象的具体结构才能访问
如果结构发生变化（比如硬盘上新增开关），需要修改所有相关代码
代码结构不够灵活，难以扩展新的操作

// 直接访问方式实现
public class ComputerManager {
    public void closeAllSwitches(Computer computer) {
        // 直接访问显示器开关
        computer.getMonitor().getSwitch().close();
        // 直接访问机箱开关
        computer.getChassis().getSwitch().close();
    }
}

解决方案 2（使用访问者模式）

访问者模式提供了一种更优雅的解决方案：

将对象结构和数据操作分离
通过visitor模式，可以在不改变各元素类的前提下定义新的操作
使用双分派技术，具有更好的扩展性

访问者模式通过以下步骤优雅地解决这个问题：

将遍历的过程和 操作对象 的过程分离，得到如下类图

定义设备部件接口：

public interface DevicePart {
    void accept(DeviceVisitor visitor);
}

定义访问者接口和适配器：

public interface DeviceVisitor {
    void visit(Computer computer);
    void visit(Chassis chassis);
    void visit(Monitor monitor);
    void visit(Harddisk harddisk);
    void visit(Switch aSwitch);
}

// 访问者适配器，提供默认空实现
public class DeviceVisitorAdapter implements DeviceVisitor {
    @Override public void visit(Computer computer) {}
    @Override public void visit(Chassis chassis) {}
    @Override public void visit(Monitor monitor) {}
    @Override public void visit(Harddisk harddisk) {}
    @Override public void visit(Switch aSwitch) {}
}

实现具体设备类：

public class Computer implements DevicePart {
    private Chassis chassis;
    private Monitor monitor;
    
    public void accept(DeviceVisitor visitor) {
        visitor.visit(this);
        chassis.accept(visitor);
        monitor.accept(visitor);
    }
}

public class Chassis implements DevicePart {
    private Switch switchDevice;
    private Harddisk harddisk;
    
    public void accept(DeviceVisitor visitor) {
        visitor.visit(this);
        switchDevice.accept(visitor);
        harddisk.accept(visitor);
    }
}

public class Monitor implements DevicePart {
    private Switch switchDevice;
    
    public void accept(DeviceVisitor visitor) {
        visitor.visit(this);
        switchDevice.accept(visitor);
    }
}

public class Switch implements DevicePart {
    public void close() {
        System.out.println("关闭开关");
    }
    
    public void accept(DeviceVisitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

关闭开关的访问者实现：

public class SwitchOffVisitor extends DeviceVisitorAdapter {
    @Override
    public void visit(Switch sw) {
        sw.close();
    }
}

// 使用示例
Computer computer = new Computer();
computer.accept(new SwitchOffVisitor());

优势分析

访问者模式的主要优势体现在它能够在不改变数据结构的情况下，轻松地增加新的操作。同时，当数据结构发生变化时，已有的访问者代码也能很好地适应。

场景一：增加新的操作

假设我们现在需要给电脑设备增加一个新功能：统计所有开关的数量。使用访问者模式，我们只需要新增一个访问者类，而不需要修改任何现有的设备类：

public class SwitchCountVisitor extends DeviceVisitorAdapter {
    private int count = 0;
    
    @Override
    public void visit(Switch sw) {
        count++;
    }
    
    public int getCount() {
        return count;
    }
}

Computer computer = new Computer();
SwitchCountVisitor visitor = new SwitchCountVisitor();
computer.accept(visitor);
System.out.println("设备中的开关数量：" + visitor.getCount());

场景二：数据结构变化

当设备结构发生变化时（如硬盘上新增开关），访问者模式也能很好地适应：

一、结构变化只需要修改相应的设备类：

public class Harddisk implements DevicePart {
    private Switch powerSwitch;
    private Switch securitySwitch; 
    
    public void accept(DeviceVisitor visitor) {
        visitor.visit(this);
        powerSwitch.accept(visitor);
        securitySwitch.accept(visitor);
    }
}

二、现有的访问者代码无需改动就能正确处理新增的开关：

SwitchOffVisitor 会自动关闭新增的开关
SwitchCountVisitor 会自动将新增的开关计入总数

这种设计体现了访问者模式的两个关键优势：

操作的封装：将对数据结构的操作封装在访问者中，使得添加新操作变得简单
结构与操作分离：数据结构的变化不会影响现有的访问者实现

总结

适用场景
- 对象结构相对稳定，但经常需要在此结构上定义新的操作
- 需要将数据结构与数据操作分离
- 对象结构中存在多种类型的对象，需要对它们进行不同的处理
主要优势
- 符合开闭原则，易于扩展新的访问者
- 集中相关的操作，易于维护
- 数据结构和操作解耦，提高代码的灵活性
注意事项
- 如果对象结构经常变动，访问者模式可能不是最佳选择
- 在访问者类中需要为每种元素类型提供访问方法
- 可能会暴露原本不需要公开的细节

访问者模式通过巧妙的设计实现了对象结构与操作的分离，是处理复杂对象结构的有力工具。在实际应用中，应当根据具体场景权衡是否使用这种模式。

如果模型具有相对稳定的复杂的结构, 经常需要在这个结构中遍历处理......