设计模式笔记 – 访问者模式

在访问者模式(Visitor Pattern)中,我们使用了一个访问者类,它改变了元素类的执行算法。通过这种方式,元素的执行算法可以随着访问者改变而改变。这种类型的设计模式属于行为型模式。根据模式,元素对象已接受访问者对象,这样访问者对象就可以处理元素对象上的操作。

介绍

  • 意图: 主要将数据结构与数据操作分离。
  • 主要解决: 稳定的数据结构和易变的操作耦合问题。
  • 何时使用: 需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作,而需要避免让这些操作"污染"这些对象的类,使用访问者模式将这些封装到类中。
  • 如何解决: 在被访问的类里面加一个对外提供接待访问者的接口。
  • 关键代码: 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。
  • 优点: 1、符合单一职责原则。 2、优秀的扩展性。 3、灵活性。
  • 缺点: 1、具体元素对访问者公布细节,违反了迪米特原则。 2、具体元素变更比较困难。 3、违反了依赖倒置原则,依赖了具体类,没有依赖抽象。
  • 应用实例: 您在朋友家做客,您是访问者,朋友接受您的访问,您通过朋友的描述,然后对朋友的描述做出一个判断,这就是访问者模式。
  • 使用场景: 1、对象结构中对象对应的类很少改变,但经常需要在此对象结构上定义新的操作。 2、需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作,而需要避免让这些操作"污染"这些对象的类,也不希望在增加新操作时修改这些类。
  • 注意事项: 访问者可以对功能进行统一,可以做报表、UI、拦截器与过滤器。

示例

我们将创建一个定义接受操作的 ComputerPart 接口。KeyboardMouseMonitorComputer 是实现了 ComputerPart 接口的实体类。我们将定义另一个接口 ComputerPartVisitor,它定义了访问者类的操作。Computer 使用实体访问者来执行相应的动作。

VisitorPatternDemo,我们的演示类使用 ComputerComputerPartVisitor 类来演示访问者模式的用法。

Java 实现

定义一个表示元素的接口

public interface ComputerPart {
    public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor);
}

创建扩展了上述类的实体类

public class Keyboard implements ComputerPart {
    @Override
    public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
        computerPartVisitor.visit(this);
    }
}
public class Monitor implements ComputerPart {
    @Override
    public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
        computerPartVisitor.visit(this);
    }
}
public class Mouse implements ComputerPart {
    @Override
    public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
        computerPartVisitor.visit(this);
    }
}
public class Computer implements ComputerPart {
    ComputerPart[] parts;

    public Computer() {
        parts = new ComputerPart[] {new Mouse(), new Keyboard, new Monitor()};
    }

    @Override
    public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
        for (int i = 0; i < parts.length; i++) {
            parts[i].accept(computerPartVisitor);
        }
        computerPartVisitor.visit(this);
    }
}

定义一个表示访问者的接口

public interface ComputerPartVisitor {
    public void visit(Computer computer);
    public void visit(Mouse mouse);
    public void visit(Keyboard keyboard);
    public void visit(Monitor monitor);
}

创建实现了上述类的实体访问者

public class ComputerPartDisplayVisitor implements ComputerPartVisitor {
    @Override
    public void visit(Computer computer) {
        System.out.println("Displaying Computer.");
    }
    @Override
    public void visit(Mouse mouse) {
        System.out.println("Displaying Mouse.");
    }
    @Override
    public void visit(Keyboard keyboard) {
        System.out.println("Displaying Keyboard.");
    }
    @Override
    public void visit(Monitor monitor) {
        System.out.println("Displaying Monitor.");
    }
}

使用 ComputerPartDisplayVisitor 来显示 Computer 的组成部分

public class VisitorPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ComputerPart computer = new Computer();
        computer.accept(new ComputerPartDisplayVisitor());
    }
}

Python 实现

因为Python不允许方法重载,所以实现略有不同

import abc

class ComputerPart(abc.ABC):
    @abc.abstractmethod
    def accept(self, computer_part_visitor): ...

class Keyboard(ComputerPart):
    def accept(self, computer_part_visitor):
        computer_part_visitor.visit(self)

class Monitor(ComputerPart):
    def accept(self, computer_part_visitor):
        computer_part_visitor.visit(self)

class Mouse(ComputerPart):
    def accept(self, computer_part_visitor):
        computer_part_visitor.visit(self)

class Computer(ComputerPart):
    def __init__(self):
        self.parts = [Mouse(), Keyboard(), Monitor()]

    def accept(self, computer_part_visitor):
        for part in self.parts:
            part.accept(computer_part_visitor)
        computer_part_visitor.visit(self)

class ComputerPartVisitor(abc.ABC):
    @abc.abstractmethod
    def visit(self, obj: ComputerPart): ...

class ComputerPartDisplayVisitor(ComputerPartVisitor):
    def visit(self, obj: ComputerPart):
        if isinstance(obj, Computer):
            print("Displaying Computer.")
        elif isinstance(obj, Mouse):
            print("Displaying Mouse.")
        elif isinstance(obj, Keyboard):
            print("Displaying Keyboard.")
        elif isinstance(obj, Monitor):
            print("Displaying Monitor.")

if __name__ == "__main__":
    computer = Computer()
    computer.accept(ComputerPartDisplayVisitor())

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