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104、23种设计模式之访问者模式（13/23）

news 2025/9/23 7:20:21

一、定义

访问者模式是一种行为型设计模式，其核心思想是将数据结构与数据操作解耦。通过定义独立的访问者对象，它允许在不修改现有元素类结构的前提下，为元素添加新的操作。该模式基于双重分派机制（对象结构接受访问者 + 元素调用访问者的具体方法），实现动态行为扩展。

二、应用场景

1.复杂数据结构需多种操作

场景：编译器抽象语法树（AST）需执行语法检查、语义分析、代码生成等操作。
解决方案：为每个操作定义独立访问者（如TypeCheckerVisitor、CodeGeneratorVisitor），避免修改节点类。

2.对象结构稳定但操作频繁变化

场景：电商系统中商品类型固定（手机、电脑），但需支持打折、加入购物车、生成小票等操作。
解决方案：通过ShoppingCartVisitor实现不同计算逻辑，元素类仅需实现accept()方法。

3.集中管理相似行为

场景：文档处理需支持导出PDF、生成目录等操作。
解决方案：访问者模式将导出逻辑聚合在访问者中，避免元素类臃肿。

4.跨层次结构访问

场景：图形编辑器中圆形、矩形需支持渲染、导出、计算面积等操作。
解决方案：访问者模式统一处理异构对象，避免元素类污染。

5.动态权限控制

场景：用户和角色结构稳定，但权限校验逻辑（如RBAC模型）需动态扩展。
解决方案：通过访问者实现非侵入式权限计算。

三、优缺点

1.优点

扩展性强：新增操作仅需添加访问者类，符合开闭原则。
职责分离：数据结构与操作逻辑解耦，提升可维护性。
集中化操作：相似行为聚合在访问者中（如报表生成）。

2.缺点

元素类扩展困难：新增元素需修改所有访问者接口。
破坏封装性：访问者需了解元素内部状态，可能暴露敏感数据。
对象结构变化导致访问者修改：元素关系变化会引发级联修改。

四、C# 示例代码

using System;
using System.Collections.Generic;// 抽象元素接口
public interface IElement {void Accept(IVisitor visitor);
}// 具体元素类
public class Book : IElement {public string Title { get; set; }public double Price { get; set; }public Book(string title, double price) {Title = title;Price = price;}public void Accept(IVisitor visitor) {visitor.Visit(this);}
}public class Fruit : IElement {public string Name { get; set; }public double Weight { get; set; }public Fruit(string name, double weight) {Name = name;Weight = weight;}public void Accept(IVisitor visitor) {visitor.Visit(this);}
}// 抽象访问者接口
public interface IVisitor {void Visit(Book book);void Visit(Fruit fruit);
}// 具体访问者类：打折计算
public class DiscountVisitor : IVisitor {public void Visit(Book book) {Console.WriteLine($"书籍《{book.Title}》打折后价格：{book.Price * 0.9:C}");}public void Visit(Fruit fruit) {Console.WriteLine($"{fruit.Name}（{fruit.Weight}kg）不打折");}
}// 对象结构：管理元素集合
public class ObjectStructure {private List<IElement> elements = new List<IElement>();public void AddElement(IElement element) {elements.Add(element);}public void Accept(IVisitor visitor) {foreach (var element in elements) {element.Accept(visitor);}}
}// 客户端代码
class Program {static void Main(string[] args) {ObjectStructure structure = new ObjectStructure();structure.AddElement(new Book("C# Design Patterns", 59.99));structure.AddElement(new Fruit("Apple", 1.5));IVisitor discountVisitor = new DiscountVisitor();structure.Accept(discountVisitor);}
}