【设计模式】 访问者模式

1、定义

1.1 标准定义

　　访问者模式（Visitor Pattern）是一个相对简单的模式，其定义如下：Represent an operation to be performed on the elements of an object structure. Visitor lets you define a new operation without changing the classes of the elements on which it operates.（封装一些作用于某种数据结构中的各元素的操作， 它可以在不改变数据结构的前提下定义作用于这些元素的新的操作。）

1.2 类图

　　● Visitor——抽象访问者
　　抽象类或者接口， 声明访问者可以访问哪些元素， 具体到程序中就是visit方法的参数定义哪些对象是可以被访问的。

　　● ConcreteVisitor——具体访问者
　　它影响访问者访问到一个类后该怎么干， 要做什么事情。

　　● Element——抽象元素
　　接口或者抽象类， 声明接受哪一类访问者访问， 程序上是通过accept方法中的参数来定义的。

　　● ConcreteElement——具体元素
　　实现accept方法， 通常是visitor.visit(this)， 基本上都形成了一种模式了。

　　● ObjectStruture——结构对象
　　元素产生者， 一般容纳在多个不同类、 不同接口的容器， 如List、 Set、 Map等， 在项目中， 一般很少抽象出这个角色。

2、实现

2.1 类图

　　抽象访问者（Visitor）角色：声明了一个或者多个访问操作，形成所有的具体元素角色必须实现的接口。

　　具体访问者（ConcreteVisitor）角色：实现抽象访问者角色所声明的接口，也就是抽象访问者所声明的各个访问操作。

　　抽象节点（Element）角色：声明一个接受操作，接受一个访问者对象作为一个参量。

　　具体节点（ConcreteElement）角色：实现了抽象元素所规定的接受操作。

　　结构对象（ObiectStructure）角色：有如下的一些责任，可以遍历结构中的所有元素；如果需要，提供一个高层次的接口让访问者对象可以访问每一个元素；如果需要，可以设计成一个复合对象或者一个聚集，如列（List）或集合（Set）。 

2.2 代码

#include <iostream>  
#include <string>  
#include <list>  
using namespace std;  
  
class Element;  
  
class Visitor  
{  
public:  
    virtual void Visit( Element *element ){};  
};  
  
// "Element"  
class Element  
{  
public:  
    // Methods  
    virtual void Accept( Visitor *visitor ){};  
};  
  
  
// "ConcreteElement"  
class Employee : public Element  
{  
public:  
    string name;  
    double income;  
    int vacationDays;  
  
public :  
    Employee( string name, double income,  
        int vacationDays )  
    {  
        this->name = name;  
        this->income = income;  
        this->vacationDays = vacationDays;  
    }  
  
    void Accept( Visitor *visitor )  
    {  
        visitor->Visit( this );  
    }  
};  
  
class IncomeVisitor : public Visitor  
{  
public:   
    void Visit( Element *element )  
    {  
        Employee *employee = ((Employee*)element);  
        employee->income *= 1.10;  
        cout<<employee->name<<" 's new income: " <<employee->income<<endl;  
    }  
};  
  
class VacationVisitor : public Visitor  
{  
public :  
    void Visit( Element *element )  
    {  
        Employee *employee = ((Employee*)element);  
        // Provide 3 extra vacation days  
        employee->vacationDays += 3;       
        cout<<employee->name<<" 's new vacation days: " <<employee->income<<endl;  
    }  
};  
  
// "ObjectStructure"  
class Employees  
{     
private :  
    list< Employee*> employees;  
  
public :  
  
    void Attach( Employee *employee )  
    {         
        employees.push_back(employee);        
    }  
  
    void Detach( Employee *employee )  
    {  
        employees.remove(employee);       
    }  
  
    void Accept( Visitor *visitor )  
    {         
        for (std::list<Employee*>::iterator it=employees.begin(); it != employees.end(); ++it)  
            (*it)->Accept(visitor);  
    }  
};  
  
void main( )  
{  
    Employees *e = new Employees();  
    e->Attach( new Employee( "Tom", 25000.0, 14 ) );  
    e->Attach( new Employee( "Thomas", 35000.0, 16 ) );  
    e->Attach( new Employee( "Roy", 45000.0, 21 ) );  
  
    // Create two visitors  
    IncomeVisitor *v1 = new IncomeVisitor();  
    VacationVisitor *v2 = new VacationVisitor();  
  
    // Employees are visited  
    e->Accept( v1 );  
    e->Accept( v2 );  
}  

3、总结

3.1 优点

　　● 符合单一职责原则
　　具体元素角色也就是Employee抽象类的两个子类负责数据的加载， 而Visitor类则负责报表的展现， 两个不同的职责非常明确地分离开来， 各自演绎变化。

　　● 优秀的扩展性
　　由于职责分开， 继续增加对数据的操作是非常快捷的。

　　● 灵活性非常高
　　如果有EmployeeA、EmployeeB、EmployeeC三个甚至更多的元素需要处理，每个元素处理不同，如果你用迭代器加类型判断，OK！可以完成功能，但可能效率很低，多个判断显得代码很乱，如果你用访问者模式，重载某个函数，参数分别传入EmployeeA、EmployeeB、EmployeeC三个类，是不是可以一步解决呢，这就是访问者模式的优势所在，所以，在某些处理方式上面，访问者模式的灵活性相当高。

3.2 缺点

　　● 具体元素对访问者公布细节
　　访问者要访问一个类就必然要求这个类公布一些方法和数据， 也就是说访问者关注了其他类的内部细节， 这是迪米特法则所不建议的。

　　● 具体元素变更比较困难
　　具体元素角色的增加、 删除、 修改都是比较困难的， 就上面那个例子， 你想想， 你要是想增加一个成员变量， 如年龄age， Visitor就需要修改， 如果Visitor是一个还好办， 多个呢？业务逻辑再复杂点呢？

　　● 违背了依赖倒置转原则
　　访问者依赖的是具体元素， 而不是抽象元素， 这破坏了依赖倒置原则， 特别是在面向对象的编程中， 抛弃了对接口的依赖， 而直接依赖实现类， 扩展比较难。

3.3 使用场景

　　● 一个对象结构包含很多类对象， 它们有不同的接口， 而你想对这些对象实施一些依赖于其具体类的操作， 也就说是用迭代器模式已经不能胜任的情景。

　　● 需要对一个对象结构中的对象进行很多不同并且不相关的操作， 而你想避免让这些操作“污染”这些对象的类。

　　总结一下， 在这种地方你一定要考虑使用访问者模式： 业务规则要求遍历多个不同的对象。 这本身也是访问者模式出发点， 迭代器模式只能访问同类或同接口的数据（ 当然了， 如果你使用instanceof， 那么能访问所有的数据， 这没有争论） ， 而访问者模式是对迭代器模式的扩充， 可以遍历不同的对象， 然后执行不同的操作， 也就是针对访问的对象不同， 执行不同的操作。 访问者模式还有一个用途， 就是充当拦截器（ Interceptor） 角色。