步步为营 .NET 设计模式学习笔记 二十一、Visitor(访问者模式)

概述

表示一个作用于某对象结构中的元素操作。它使你可以在不改变各元素类的前提下定义作用于这些元素的新操作，它把数据结构和作用于结构上的操作之间的耦合性解脱开，使的操作结合可以相对自由地演化。优点是增加新的操作很容易，因为增加一个新的操作就意味着增加一个新的访问者，访问者模式将有关的行为集中到一个访问对象中。

意图
实现通过统一的接口访问不同类型元素的操作，并且通过这个接口可以增加新的操作而不改变元素的类。

结构图

角色说明:

访问者角色(Visitor)：为该对象结构中具体元素角色声明一个访问操作接口。该操作接口的名字和参数标识了发送访问请求给具体访问者的具体元素角色。这样访问者就可以通过该元素角色的特定接口直接访问它。

具体访问者角色(Concrete Visitor)：实现每个由访问者角色(Visitor)声明的操作。

元素角色(Element)：定义一个Accept操作，它以一个访问者为参数。

具体元素角色(Concrete Element)：实现由元素角色提供的Accept操作。

对象结构角色(Object Structure)：这是使用访问者模式必备的角色。它要具备以下特征：能枚举它的元素;可以提供一个高层的接口以允许该访问者访问它的元素;可以是一个复合(组合模式)或是一个集合，如一个列表或一个无序集合。

生活中例子

比如有一个公园，有一到多个不同的组成部分；该公园存在多个访问者：清洁工A负责打扫公园的A部分，清洁工B负责打扫公园的B部分，公园的管理者负责检点各项事务是否完成，上级领导可以视察公园等等。

用例示例图

在生活中男孩和女孩在恋爱时有着不同的形为,想的问题和方式也是不一样的,我们设计一个访问者模式,用例图如下:

代码设计

先创建Person.cs:

    public interface Person
    {
         string Accept(Visitor visitor); 
    }

再创建Boy.cs:

    public class Boy : Person
    {
        #region Person 成员

        public string Accept(Visitor visitor)
        {
            return visitor.Visit(this);
        }

        #endregion
    }

再创建Gril.cs:

    public class Gril : Person
    {
        #region Person 成员

        public string Accept(Visitor visitor)
        {
            return visitor.Visit(this);
        }

        #endregion
    }

再创建Visitor.cs:

    public interface Visitor
    {
        string Visit(Boy boy);

        string Visit(Gril gril);
    }

再创建Action.cs:

    public class Action : Visitor
    {
        #region Visitor 成员

        public string Visit(Boy boy)
        {
            return "男孩遇到事情表现的勇敢与智慧的样子.";
        }

        public string Visit(Gril gril)
        {
            return "女孩遇到事情表现的可爱与优雅的样子.";
        }

        #endregion
    }

再创建Think.cs:

    public class Think : Visitor
    {
        #region Visitor 成员

        public string Visit(Boy boy)
        {
            return "男孩喜欢胡思乱想";
        }

        public string Visit(Gril gril)
        {
            return "女孩喜欢天真浪漫";
        }

        #endregion
    }

再创建PersonStructure.cs:

    public class PersonStructure
    {
        public List<Person> PersonList = new List<Person>();

        public void Add(Person person)
        {
            PersonList.Add(person);
        }

        public void Remove(Person person)
        {
            PersonList.Remove(person);
        }

        public string Action(Visitor visitor)
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            foreach (Person person in PersonList)
            {
                sb.AppendLine(person.Accept(visitor));
            }
            return sb.ToString();
        }
    }

最后再调用:

    public partial class Run : Form
    {
        public Run()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void btnRun_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //-------------------------------------

            PersonStructure personStructure = new PersonStructure();
            personStructure.Add(new Boy());
            personStructure.Add(new Gril());
            rtbResult.AppendText(personStructure.Action(new Visitor.Action()));
            rtbResult.AppendText(personStructure.Action(new Think()));
        }

    }

结果如下图:

实现要点

1．每个元素都需要设置Accept()方法来接受访问者。

2．两次多态分发，确定访问者以及访问者中的方法。

3．如果一个结构层次中有多个类型的元素，那么可以通过一个ObjectStructure的角色进行封装。

适用性

1．对象结构中包含很多类型，这些类型没有统一的接口，而我们又希望使得对象的操作进行统一。

2．希望为对象结构中的类型新增操作，并且不希望改变原有的代码。

3．对象结构中的一些类型之间发生耦合，而它们的实现又经常会发生变动。

4．针对结构中同一层次的不同类型甚至是不同层次的类型进行迭代。

5．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，而你想避免让这些操作“污染”这些对象的类。Visitor使得你可以将相关的操作集中起来定义在一个类中。

6．当该对象结构被很多应用共享时，用Visitor模式让每个应用仅包含需要用到的操作。

7．定义对象结构的类很少改变，但经常需要在此结构上定义新的操作。改变对象结构类需要重定义对所有访问者的接口，这可能需要很大的代价。如果对象结构类经常改变，那么可能还是在这些类中定义这些操作较好。

优点

1．分离对象的数据结构与行为，让不同的类完成不同的功能
2．可以不修改已有类的基础上增加新的操作行为
3．从另一个角度来看，同一个数据结构，为其实现不同的观察者，便可呈现不同的行为。

缺点

1．难以扩展对象结构，其实，这点是可以通过一些变化进行化解的。

2．需要过多暴露对象的内部元素，否则访问者难以对对象进行实质性的操作。

3．需要实现考虑到这样的需求并且提前设置接受访问者的方法。

总结

1．这是一个巧妙而且复杂的模式，它的使用条件比较苛刻。当系统中存在着固定的数据结构(比如上面的类层次)，而有着不同的行为，那么访问者模式也许是个不错的选择。