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一、模式定义

访问者模式（Visitor Pattern） 是一种行为设计模式，允许在不修改对象结构的前提下，为对象结构中的元素定义新的操作。核心思想是 算法与对象结构分离，实现 双重分派（Double Dispatch） 机制。

二、核心组件

组件	作用
Visitor	声明访问具体元素的visit方法
ConcreteVisitor	实现具体的访问逻辑
Element	定义accept方法接受访问者
ConcreteElement	具体元素，实现accept方法
ObjectStructure	包含元素的集合，提供遍历接口

三、模式优势

开闭原则：新增访问逻辑无需修改元素类
聚合操作：相关操作集中到同一访问者
复杂操作解耦：分离核心业务与辅助功能
跨类层级操作：处理不同类型对象的统一接口

四、真实场景案例：电商平台商品分析系统

场景需求
商品类型包含：图书、电子产品、服装
需要实现：
价格计算（含折扣策略）
库存预警检查
商品信息导出（XML/JSON）
未来可能新增商品类型和分析功能

五、Java实现代码

1. 元素接口与实现

// 商品元素接口
public interface ProductElement {void accept(ProductVisitor visitor);
}// 具体商品类
class Book implements ProductElement {private String title;private double price;private int stock;private double discount; // 专属折扣public Book(String title, double price, int stock, double discount) {this.title = title;this.price = price;this.stock = stock;this.discount = discount;}@Overridepublic void accept(ProductVisitor visitor) {visitor.visit(this);}// Getters...
}class Electronics implements ProductElement {private String model;private double price;private int stock;private String warranty; // 保修期public Electronics(String model, double price, int stock, String warranty) {this.model = model;this.price = price;this.stock = stock;this.warranty = warranty;}@Overridepublic void accept(ProductVisitor visitor) {visitor.visit(this);}// Getters...
}class Apparel implements ProductElement {private String style;private double price;private int stock;private String sizeChart; // 尺码表public Apparel(String style, double price, int stock, String sizeChart) {this.style = style;this.price = price;this.stock = stock;this.sizeChart = sizeChart;}@Overridepublic void accept(ProductVisitor visitor) {visitor.visit(this);}// Getters...
}

2. 访问者接口与实现

// 访问者接口
public interface ProductVisitor {void visit(Book book);void visit(Electronics electronics);void visit(Apparel apparel);
}// 价格计算访问者
class PriceCalculator implements ProductVisitor {private double total = 0;@Overridepublic void visit(Book book) {total += book.getPrice() * book.getDiscount();}@Overridepublic void visit(Electronics electronics) {// 电子产品无折扣total += electronics.getPrice();}@Overridepublic void visit(Apparel apparel) {// 服装类满200减50double price = apparel.getPrice();total += price >= 200 ? price - 50 : price;}public double getTotal() {return total;}
}// 库存检查访问者
class StockChecker implements ProductVisitor {private List<String> warnings = new ArrayList<>();@Overridepublic void visit(Book book) {if (book.getStock() < 10) {warnings.add("图书缺货: " + book.getTitle());}}@Overridepublic void visit(Electronics electronics) {if (electronics.getStock() < 5) {warnings.add("电子产品缺货: " + electronics.getModel());}}@Overridepublic void visit(Apparel apparel) {if (apparel.getStock() < 20) {warnings.add("服装缺货: " + apparel.getStyle());}}public void printWarnings() {warnings.forEach(System.out::println);}
}// 数据导出访问者（JSON格式）
class JsonExporter implements ProductVisitor {private StringBuilder json = new StringBuilder("[\n");@Overridepublic void visit(Book book) {json.append(String.format("""{"type": "Book","title": "%s","price": %.2f,"stock": %d},""", book.getTitle(), book.getPrice(), book.getStock()));}@Overridepublic void visit(Electronics electronics) {json.append(String.format("""{"type": "Electronics","model": "%s","warranty": "%s","price": %.2f},""", electronics.getModel(), electronics.getWarranty(), electronics.getPrice()));}@Overridepublic void visit(Apparel apparel) {json.append(String.format("""{"type": "Apparel","style": "%s","sizes": "%s","price": %.2f},""", apparel.getStyle(), apparel.getSizeChart(), apparel.getPrice()));}public String getJson() {// 去除最后一个逗号if (json.charAt(json.length()-1) == ',') {json.deleteCharAt(json.length()-1);}return json.append("\n]").toString();}
}

3. 对象结构管理

public class ProductInventory {private List<ProductElement> products = new ArrayList<>();public void addProduct(ProductElement product) {products.add(product);}public void applyVisitor(ProductVisitor visitor) {products.forEach(p -> p.accept(visitor));}
}

4. 客户端使用

public class ECommerceSystem {public static void main(String[] args) {// 初始化商品库ProductInventory inventory = new ProductInventory();inventory.addProduct(new Book("设计模式", 89.99, 8, 0.8));inventory.addProduct(new Electronics("智能手机", 2999.0, 4, "2年保修"));inventory.addProduct(new Apparel("男士衬衫", 199.0, 25, "S/M/L/XL"));// 执行价格计算PriceCalculator priceCalc = new PriceCalculator();inventory.applyVisitor(priceCalc);System.out.printf("总金额: ¥%.2f%n", priceCalc.getTotal());// 执行库存检查StockChecker stockCheck = new StockChecker();inventory.applyVisitor(stockCheck);System.out.println("\n库存预警:");stockCheck.printWarnings();// 执行数据导出JsonExporter exporter = new JsonExporter();inventory.applyVisitor(exporter);System.out.println("\n商品JSON:");System.out.println(exporter.getJson());}
}

六、运行结果

总金额: ¥2979.19库存预警:
图书缺货: 设计模式
电子产品缺货: 智能手机商品JSON:
[{"type": "Book","title": "设计模式","price": 89.99,"stock": 8},{"type": "Electronics","model": "智能手机","warranty": "2年保修","price": 2999.00},{"type": "Apparel","style": "男士衬衫","sizes": "S/M/L/XL","price": 199.00}
]

七、模式变体与优化

1. 动态访问者

// 使用反射处理未知类型
public class UniversalVisitor implements ProductVisitor {@Overridepublic void visit(Object element) {try {Method visitMethod = this.getClass().getMethod("visit", element.getClass());visitMethod.invoke(this, element);} catch (Exception e) {// 默认处理}}
}

2. 组合访问者

// 组合多个访问者操作
public class BatchVisitor implements ProductVisitor {private List<ProductVisitor> visitors = new ArrayList<>();public BatchVisitor add(ProductVisitor visitor) {visitors.add(visitor);return this;}@Overridepublic void visit(Book book) {visitors.forEach(v -> v.visit(book));}// 其他visit方法同理...
}

八、行业应用场景

场景	具体应用	优势体现
编译器构建	语法树分析（类型检查/代码生成）	分离语法结构与分析逻辑
文档处理	XML/JSON节点处理	支持多种格式转换
UI框架	GUI组件树遍历（渲染/布局）	统一处理不同组件类型
医疗系统	检查报告分析（不同科室视角）	扩展新分析维度不影响核心数据
游戏引擎	场景图遍历（碰撞检测/渲染）	优化性能关键路径

九、最佳实践建议

访问者生命周期管理

// 使用工厂模式创建访问者
public class VisitorFactory {public static ProductVisitor createPriceCalculator() {return new PriceCalculator();}public static ProductVisitor createStockChecker() {return new StockChecker();}
}

状态管理策略

// 上下文传递参数
public interface ContextAwareVisitor extends ProductVisitor {void setContext(AnalysisContext context);
}class PriceCalculator implements ContextAwareVisitor {private AnalysisContext context;@Overridepublic void setContext(AnalysisContext context) {this.context = context;}
}

性能优化

// 缓存访问结果
public class CachedVisitor implements ProductVisitor {private Map<ProductElement, Object> cache = new WeakHashMap<>();@Overridepublic void visit(Book book) {if (!cache.containsKey(book)) {// 执行计算并缓存结果}}
}

十、与相似模式对比

模式	核心差异	适用场景
访问者	集中处理异构对象操作	需要为对象结构添加多种新功能
迭代器	专注集合遍历	需要统一遍历接口
装饰器	动态添加对象功能	需要透明扩展对象功能
策略	封装可互换算法	需要动态切换单一算法

通过这个电商商品分析案例，可以看到访问者模式如何 有效管理对复杂对象结构的多种操作。该模式特别适合以下场景：
需要对复杂对象结构（如组合结构）进行多种不相关操作
操作需要访问不同类型对象的私有状态
操作可能频繁变化，而对象结构相对稳定
实际使用时需权衡访问者模式的灵活性带来的复杂性，建议在操作类型明显多于元素类型时采用本模式。

一句话总结

访问者模式是在不修改被访问者类代码的前提下，通过访问者动态地为被访问者添加新的操作或功能。（多个对象）