【软考】设计模式之访问者模式

1. 说明

• 1.访问者设计模式（Visitor Design Pattern）是一种常见的软件设计模式
• 2.属于行为型设计模式，行为型对象模式
• 3.目的：分离数据结构与数据操作，在不改变元素数据结构的情况下，进行添加元素操作

2. 应用场景

• 1.类的结构改变较少，但经常要增加新的基于该结构的操作
• 2.需要对某一对象结构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，也不希望在新增操作时修改这些类

3. 结构图

4. 构成

• 1.访问者模式由抽象访问者、具体访问者、抽象元素、具体元素、对象结构等角色构成
• 2.抽象访问者（Visitor）：定义访问具体元素的接口，为每个具体元素类声明一个Visit操作，该操作的参数类型标识了被访问的具体元素
• 3.具体访问者（ConcreteVisitor）:实现抽象访问者中声明的各个Visit操作
• 4.抽象元素（Element）：声明一个包含接受操作Accept()的接口，Accept()参数为被接受访问者
• 5.具体元素（ConcreteElement）：实现一个访问者为参数的Accept操作
• 6.对象结构（ObjectStructure）:包含抽象元素的容器，提供让访问者对象遍历容器中所有元素的方法（List、Set、Map等）

5. java示例

5.1 喂动物

5.1.1 抽象访问者

• 1.一个抽象访问者接口
• 2.定义访问具体元素的方法feed，为每个具体元素类声明一个喂养的方法，喂狗和喂猫，喂养操作的参数类型标识了被访问的具体元素为狗和猫

package com.learning.visitor;
/**
* 抽象访问者
*/
public interface Person {public void feed(Dog dog);public void feed(Cat cat);
}

5.1.2 具体访问者

• 1.具体访问者（ConcreteVisitor）:实现抽象访问者中声明的各个Visit操作
• 2.自家主人实现抽象访问者中声明的喂狗、喂猫操作
• 3.其他人实现抽象访问者中声明的喂狗、喂猫操作

package com.learning.visitor;/***  自家主人*/
public class Owner implements Person{@Overridepublic void feed(Cat cat) {System.out.println("主人喂食猫");}@Overridepublic void feed(Dog dog) {System.out.println("主人喂食狗");}
}

package com.learning.visitor;/*** 其他人*/
public class Someone implements Person{@Overridepublic void feed(Dog dog) {System.out.println("其他人喂食狗");}@Overridepublic void feed(Cat cat) {System.out.println("其他人喂食猫");}
}

5.1.3 抽象元素

• 1.定一个动物接口，声明一个接收一个人的方法
• 2.表明是谁喂，参数人为被接受访问者

package com.learning.visitor;
/**
* 抽象元素  动物
*/
public interface Animal {void accept(Person person);
}

5.1.4 具体元素

• 1.实现accept操作，参数是一个访问者

package com.learning.visitor;
/**
* 狗
*/
public class Dog implements Animal{@Overridepublic void accept(Person person) {person.feed(this);System.out.println("汪汪汪");}
}

package com.learning.visitor;/*** 猫*/
public class Cat implements Animal{@Overridepublic void accept(Person person) {person.feed(this);System.out.println("喵喵喵");}
}

5.1.5 对象结构

• 1.包含抽象元素的容器，提供让访问者对象遍历容器中所有元素的方法（List、Set、Map等）
• 2.通过add方法，将具体的元素狗和猫放进List中
• 3.提供遍历List中所有元素的方法action

package com.learning.visitor;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** 家*/
public class Home {// 声明一个集合对象，用来存储元素对象private List<Animal> animalList = new ArrayList<>();// 添加元素功能public void add(Animal animal){animalList.add(animal);}public void action(Person person){//遍历集合，获取每一个元素，让访问者访问每一个元素for(Animal animal : animalList){animal.accept(person);}}
}

5.1.6 客户端类

package com.learning.visitor;/*** 客户端*/
public class Client {public static void main(String[] args) {//创建home对象Home home = new Home();// 添加元素到home对象中home.add(new Dog());home.add(new Cat());//创建主人对象Owner owner = new Owner();// 主人喂猫home.action(owner);//创建其他人对象Someone someone = new Someone();//其他人喂食home.action(someone);}
}

5.1.7 结果示例

5.2 超市销售系统

5.2.1 业务场景

• 1.假设现在要创建一个简单的超市销售系统，顾客将毛巾、饼干、酸奶等物品（Item）加入购物车（Shopping_Cart），在收银台（Checkout）人工（Manual）或自动（Auto）地将购物车中每个物品的价格汇总到总价格后结账。

5.2.2 业务需求类图

5.2.3 抽象访问者

• 1.该场景下，抽象访问者为收银台Checkout
• 2.定义访问具体元素的方法checkout，为每个具体元素类声明一个结账的方法，结账操作的参数类型标识了被访问的具体元素为毛巾、饼干和酸奶等

package com.learning.visitor.shop;// 结账接口
interface Checkout {// 结账毛巾void checkout(Towel towel);// 结账饼干void checkout(Cookie cookie);// 结账酸奶void checkout(Yogurt yogurt);
}  

5.2.4 具体访问者

• 1.具体访问者（ConcreteVisitor）:实现抽象访问者中声明的各个结账操作
• 2.人工结账实现抽象访问者中声明的结账毛巾、饼干、酸奶操作
• 3.自动结账实现抽象访问者中声明的结账毛巾、饼干、酸奶操作

package com.learning.visitor.shop;// 人工结账类
public class ManualCheckout implements Checkout {@Overridepublic void checkout(Towel towel) {System.out.println("人工结账毛巾");}@Overridepublic void checkout(Cookie cookie) {System.out.println("人工结账饼干");}@Overridepublic void checkout(Yogurt yogurt) {System.out.println("人工结账酸奶");}
}

package com.learning.visitor.shop;// 自动结账类
public class AutoCheckout implements Checkout {@Overridepublic void checkout(Towel towel) {System.out.println("自动结账毛巾");}@Overridepublic void checkout(Cookie cookie) {System.out.println("自动结账饼干");}@Overridepublic void checkout(Yogurt yogurt) {System.out.println("自动结账酸奶");}
}

5.2.5 抽象元素

• 1.定一个物品接口，声明一个接收一个结账方式的方法
• 2.表明是哪种方式结账，其中方法的参数即收银台为被接受访问者

 package com.learning.visitor.shop;// 物品接口
public interface Item {void accept(Checkout checkout);double getPrice();String getName();
}  

5.2.6 具体元素

• 1.实现accept操作，参数是一个访问者即收银台

package com.learning.visitor.shop;/*** 毛巾类*/
public class Towel implements Item{@Overridepublic void accept(Checkout checkout) {checkout.checkout(this);}@Overridepublic double getPrice() {return 5.99;}@Overridepublic String getName() {return "毛巾";}
}

package com.learning.visitor.shop;/*** 饼干*/
public class Cookie implements Item {@Overridepublic void accept(Checkout checkout) {checkout.checkout(this);}@Overridepublic double getPrice() {return 2.99;}@Overridepublic String getName() {return "饼干";}
}

package com.learning.visitor.shop;/*** 酸奶*/
public class Yogurt implements Item {@Overridepublic void accept(Checkout checkout) {checkout.checkout(this);}@Overridepublic double getPrice() {return 1.99;}@Overridepublic String getName() {return "酸奶";}
}

5.2.7 对象结构

• 1.包含抽象元素的容器，提供让访问者对象遍历容器中所有元素的方法（List、Set、Map等）
• 2.通过add方法，将具体的元素毛巾、饼干、酸奶放进List中
• 3.提供遍历List中所有元素的方法action

package com.learning.visitor.shop;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;  // 购物车类  
public class ShoppingCart {private List<Item> items = new ArrayList<>();  public void addItem(Item item) {  items.add(item);  }/*** 结账action* @param checkout*/public void action(Checkout checkout) {for (Item item : items) {item.accept(checkout);}}  
}

5.2.8 客户端类

package com.learning.visitor.shop;/*** 超市销售系统*/
public class SupermarketSystem {public static void main(String[] args) {  // 创建物品  Item towel = new Towel();  Item cookie = new Cookie();Item yogurt = new Yogurt();  // 创建购物车并添加物品  ShoppingCart cart = new ShoppingCart();  cart.addItem(towel);  cart.addItem(cookie);cart.addItem(yogurt);  // 使用人工结账  ManualCheckout manualCheckout = new ManualCheckout();cart.action(manualCheckout);// 使用自动结账  AutoCheckout autoCheckout = new AutoCheckout();  cart.action(autoCheckout);}  
}

5.2.9 结果示例

5.2.10 改进

• 1.结账接口可以把购物车作为参数进行结账

// 结账接口  
interface Checkout {  void checkout(ShoppingCart cart);  
}  

// 人工结账类  
class ManualCheckout implements Checkout {  @Override  public void checkout(ShoppingCart cart) {  System.out.println("Manual Checkout");  System.out.println("Total price: " + cart.getTotalPrice());  // 在这里执行人工结账的逻辑，比如接收现金或刷卡  }  
}  

// 自动结账类  
class AutoCheckout implements Checkout {  @Override  public void checkout(ShoppingCart cart) {  System.out.println("Auto Checkout");  System.out.println("Total price: " + cart.getTotalPrice());  // 在这里执行自动结账的逻辑，比如扫描条形码或使用移动支付  }  
}