访问者模式（Visitor Pattern）

访问者模式是一种行为设计模式，它允许你将对象的操作与对象的结构分离开来。通过这种方式，可以在不改变对象结构的前提下，添加新的操作。

结构

• 访问者接口（Visitor）： 定义了可以访问每个元素的操作。

public interface Visitor {
    void visit(ElementA elementA);
    void visit(ElementB elementB);
}

• 具体访问者（Concrete Visitor）： 实现了访问者接口，定义了具体的访问操作。

public class ConcreteVisitor implements Visitor {
    public void visit(ElementA elementA) {
        // 对ElementA的操作
    }

    public void visit(ElementB elementB) {
        // 对ElementB的操作
    }
}

• 元素接口（Element）： 定义了一个 accept 方法，用于接受访问者的访问。

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

• 具体元素（Concrete Element）： 实现了元素接口，实现了 accept 方法。

public class ElementA implements Element {
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

public class ElementB implements Element {
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

• 对象结构（Object Structure）： 包含元素对象的集合，提供接受访问者的方法。

public class ObjectStructure {
    private List<Element> elements = new ArrayList<>();

    public void addElement(Element element) {
        elements.add(element);
    }

    public void accept(Visitor visitor) {
        for (Element element : elements) {
            element.accept(visitor);
        }
    }
}

优点和缺点

优点：

1. 分离关注点： 访问者模式使得数据结构和作用于结构上的操作之间解耦，可以方便地增加新的操作，而无需修改现有的类。
2. 可扩展性强： 可以通过增加新的具体访问者类，轻松地增加新的操作，而不需要修改元素类的结构。
3. 符合开闭原则： 可以在不修改现有代码的情况下，引入新的访问者类和元素类。

缺点：

1. 增加新元素困难： 如果系统中的元素类经常变化，需要频繁添加新的访问者类，可能导致系统变得复杂。

示例

以下是一个访问者模式的示例，模拟了一个图形库，包含圆形和矩形两种图形，同时提供了计算面积和周长的操作。

// 访问者接口
public interface Visitor {
    void visit(Circle circle);
    void visit(Rectangle rectangle);
}

// 具体访问者类
public class AreaVisitor implements Visitor {
    public void visit(Circle circle) {
        double area = Math.PI * circle.getRadius() * circle.getRadius();
        System.out.println("Circle Area: " + area);
    }

    public void visit(Rectangle rectangle) {
        double area = rectangle.getWidth() * rectangle.getHeight();
        System.out.println("Rectangle Area: " + area);
    }
}

public class PerimeterVisitor implements Visitor {
    public void visit(Circle circle) {
        double perimeter = 2 * Math.PI * circle.getRadius();
        System.out.println("Circle Perimeter: " + perimeter);
    }

    public void visit(Rectangle rectangle) {
        double perimeter = 2 * (rectangle.getWidth() + rectangle.getHeight());
        System.out.println("Rectangle Perimeter: " + perimeter);
    }
}

// 元素接口
public interface Shape {
    void accept(Visitor visitor);
}

// 具体元素类
public class Circle implements Shape {
    private double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    public double getRadius() {
        return radius;
    }

    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

public class Rectangle implements Shape {
    private double width;
    private double height;

    public Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    public double getWidth() {
        return width;
    }

    public double getHeight() {
        return height;
    }

    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}

// 对象结构
public class Drawing {
    private List<Shape> shapes = new ArrayList<>();

    public void addShape(Shape shape) {
        shapes.add(shape);
    }

    public void accept(Visitor visitor) {
        for (Shape shape : shapes) {
            shape.accept(visitor);
        }
    }
}

// 客户端代码
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Drawing drawing = new Drawing();
        drawing.addShape(new Circle(5));
        drawing.addShape(new Rectangle(3, 4));

        Visitor areaVisitor = new AreaVisitor();
        Visitor perimeterVisitor = new PerimeterVisitor();

        System.out.println("Calculating Areas:");
        drawing.accept(areaVisitor);

        System.out.println("Calculating Perimeters:");
        drawing.accept(perimeterVisitor);
    }
}

在这个示例中，Visitor 接口定义了两个具体访问者类 AreaVisitor 和 PerimeterVisitor 共同的访问操作。Shape 接口定义了两个具体元素类 Circle 和 Rectangle 共同的接受访问者的方法。Drawing 类是对象结构，它包含了图形对象，并且提供了接受访问者的方法。在客户端代码中，我们可以轻松地计算图形的面积和周长，而无需修改图形类的结构。这展示了访问者模式的优势，即在不改变现有类的情况下，添加新的操作。