Java设计模式：深入理解访问者模式及其应用

2 年 ago
清, 扬
2 minutes

这是文章《Java中的访问者设计模式》的第1部分（共1部分）。

访问者设计模式是行为型设计模式之一。

访问者设计模式详解

当我们需要对一组相似类型的对象执行操作时，可以考虑使用访问者模式。借助访问者模式，我们可以将操作逻辑从对象本身转移到另一个独立的类中。例如，想象一个购物车，我们可以添加不同类型的商品（元素）。当我们点击结算按钮时，它会计算需要支付的总金额。此时，我们可以选择将计算逻辑放在每个商品类中，也可以利用访问者模式将此逻辑转移到一个独立的计算类中。接下来，我们将通过一个具体的示例来演示如何在Java中实现这一功能。

访问者设计模式的Java示例

为了实现访问者模式，我们首先需要创建不同类型的商品（元素），以便在购物车中使用。定义一个接口 `ItemElement.java`：

package com.Olivia.design.visitor;

public interface ItemElement {

	public int accept(ShoppingCartVisitor visitor);
}

请注意，`accept` 方法需要一个 `Visitor` 参数。为了简化示例，我们只关注访问者模式的核心概念，因此没有添加其他与商品相关的特定方法。现在，让我们为不同类型的商品创建具体的实现类。例如，`Book.java`：

package com.Olivia.design.visitor;

public class Book implements ItemElement {

	private int price;
	private String isbnNumber;
	
	public Book(int cost, String isbn){
		this.price=cost;
		this.isbnNumber=isbn;
	}
	
	public int getPrice() {
		return price;
	}

	public String getIsbnNumber() {
		return isbnNumber;
	}

	@Override
	public int accept(ShoppingCartVisitor visitor) {
		return visitor.visit(this);
	}

}

以及 `Fruit.java`：

package com.Olivia.design.visitor;

public class Fruit implements ItemElement {
	
	private int pricePerKg;
	private int weight;
	private String name;
	
	public Fruit(int priceKg, int wt, String nm){
		this.pricePerKg=priceKg;
		this.weight=wt;
		this.name = nm;
	}
	
	public int getPricePerKg() {
		return pricePerKg;
	}


	public int getWeight() {
		return weight;
	}

	public String getName(){
		return this.name;
	}
	
	@Override
	public int accept(ShoppingCartVisitor visitor) {
		return visitor.visit(this);
	}

}

请注意，在具体的商品类中，`accept()` 方法的实现都调用了 `Visitor` 的 `visit()` 方法，并将自身作为参数传递。接下来，我们定义 `Visitor` 接口，其中包含针对不同类型商品定义的 `visit()` 方法，这些方法将由具体的访问者类来实现。定义 `ShoppingCartVisitor.java`：

package com.Olivia.design.visitor;

public interface ShoppingCartVisitor {

	int visit(Book book);
	int visit(Fruit fruit);
}

现在，我们将实现 `Visitor` 接口，并为每种商品编写其特定的成本计算逻辑。在 `ShoppingCartVisitorImpl.java` 文件中：

package com.Olivia.design.visitor;

public class ShoppingCartVisitorImpl implements ShoppingCartVisitor {

	@Override
	public int visit(Book book) {
		int cost=0;
		// 如果图书价格大于50，则优惠5美元
		if(book.getPrice() > 50){
			cost = book.getPrice()-5;
		}else cost = book.getPrice();
		System.out.println("图书ISBN::"+book.getIsbnNumber() + " 价格 ="+cost);
		return cost;
	}

	@Override
	public int visit(Fruit fruit) {
		int cost = fruit.getPricePerKg()*fruit.getWeight();
		System.out.println(fruit.getName() + " 价格 = "+cost);
		return cost;
	}

}

让我们看看如何在客户端应用程序中使用这个访问者模式示例。通过 `ShoppingCartClient.java` 来实现：

package com.Olivia.design.visitor;

public class ShoppingCartClient {

	public static void main(String[] args) {
		ItemElement[] items = new ItemElement[]{new Book(20, "1234"),new Book(100, "5678"),
				new Fruit(10, 2, "Banana"), new Fruit(5, 5, "Apple")};
		
		int total = calculatePrice(items);
		System.out.println("总成本 = "+total);
	}

	private static int calculatePrice(ItemElement[] items) {
		ShoppingCartVisitor visitor = new ShoppingCartVisitorImpl();
		int sum=0;
		for(ItemElement item : items){
			sum = sum + item.accept(visitor);
		}
		return sum;
	}

}

当我们运行上述访问者模式客户端程序时，将得到以下输出结果：

图书ISBN::1234 价格 =20
图书ISBN::5678 价格 =95
香蕉 价格 = 20
苹果 价格 = 25
总成本 = 160

值得注意的是，所有商品中的 `accept()` 方法实现是相同的，但它也可以有所不同，例如可以加入逻辑来检查如果商品是免费的，则根本不调用 `visit()` 方法。

访问者设计模式类图

我们的访问者设计模式实现的类图如下：

[此处应插入类图图片]

访问者模式的优点

这种模式的优点在于，如果操作的逻辑发生变化，我们只需要在访问者实现中进行修改，而无需修改所有商品类。另一个优点是，向系统中添加新的商品非常容易，只需要在访问者接口和实现中进行修改，现有的商品类不会受到影响。

访问者模式的局限性

访问者模式的缺点是，我们在设计时需要知道 `visit()` 方法的返回类型，否则我们将不得不更改接口及其所有实现。另一个缺点是，如果访问者接口有太多实现，扩展将变得困难。关于访问者设计模式的内容就这些，如果我遗漏了什么，请告诉我。如果您喜欢这篇文章，请与他人分享。

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