"); for (DocumentElement element : elements) { if (element instanceof Paragraph) { Paragraph p = (Paragraph) element; System.out.println("

" + p.getText() + "

"); } else if (element instanceof Image) { Image i = (Image) element; System.out.println(" "); } } System.out.println(""); } } // 假设有DocumentElement, Paragraph, Image类，但未实现访问者模式这段代码看起来能正常工作，但问题很快就会出现： 1. **违反开闭原则**：如果未来你需要增加一个 `Table` 元素类型，你必须回到 `DocumentExporter` 类中，在 `exportToXml` 方法里添加一个新的 `if-else` 分支。 2. **代码耦合性高**：元素的类型判断逻辑（`instanceof`）和操作逻辑（导出 XML）紧密地耦合在一起。 3. **难以维护**：随着操作（比如导出 PDF、计算字数）和元素类型（比如 `List`, `Header`）的增加，`DocumentExporter` 类会变得越来越臃肿，`if-else` 链也越来越长，难以维护和理解。这就是访问者模式试图解决的核心问题。它将**数据结构**（元素）和**算法**（操作）彻底分离，从而避免了这些维护上的噩梦。 *** #### **访问者模式的完整实现** #### 它是如何工作的？—— 双分派的魔力访问者模式最精妙之处在于它利用了**双分派（Double Dispatch）** 。当你调用 `paragraph.accept(xmlVisitor)` 时，发生了两次方法选择： 1. **第一次分派**：根据 `paragraph` 对象的**运行时类型**（`Paragraph`），确定调用 `Paragraph` 类中的 `accept` 方法。 2. **第二次分派**：在 `Paragraph` 的 `accept` 方法内部，它又调用了 `xmlVisitor.visitParagraph(this)`。这次是根据 `xmlVisitor` 对象的**运行时类型**（`ExportToXMLVisitor`）和传入参数 `this` 的**运行时类型**（`Paragraph`）来确定调用 `ExportToXMLVisitor` 中针对 `Paragraph` 的 `visit` 方法。通过这种“反向”调用，操作逻辑（在访问者中）和数据结构（在元素中）得到了完美分离。 *** #### **访问者模式 UML 类图** 为了更直观地理解访问者模式中各个角色的关系，下面是对应的 UML 类图。 ![Pasted Graphic.png](https://p6-xtjj-sign.byteimg.com/tos-cn-i-73owjymdk6/7206e3cc281443da9213a32881b19583~tplv-73owjymdk6-jj-mark-v1:0:0:0:0:5o6Y6YeR5oqA5pyv56S-5Yy6IEAgeXRhZHBvbGU=:q75.awebp?rk3s=f64ab15b&x-expires=1761729217&x-signature=Bo54qevPfTVX57ih%2FrUjtIC5oT4%3D) **类图说明：** * `DocumentElement` 和 `Visitor` 是模式的核心接口，它们定义了元素和访问者的通用行为。 * `Paragraph` 和 `Image` 是具体的元素，它们都实现了 `DocumentElement` 接口，并重写了 `accept()` 方法。 * `ExportToXMLVisitor` 和 `RenderToMarkdownVisitor` 是具体的访问者，它们实现了 `Visitor` 接口，并包含了针对不同元素的具体操作逻辑。 *** 下面我们来用 Java 完整实现访问者模式，以解决上述问题。 **1. 抽象元素（Element）** `DocumentElement.java` ```java public interface DocumentElement { void accept(Visitor visitor); } ``` **2. 具体元素（Concrete Element）** `Paragraph.java` ```java public class Paragraph implements DocumentElement { private String text; public Paragraph(String text) { this.text = text; } public String getText() { return text; } @Override public void accept(Visitor visitor) { visitor.visitParagraph(this); } } ``` `Image.java` ```java public class Image implements DocumentElement { private String url; public Image(String url) { this.url = url; } public String getUrl() { return url; } @Override public void accept(Visitor visitor) { visitor.visitImage(this); } } ``` **3. 抽象访问者（Visitor）** `Visitor.java` ```java public interface Visitor { void visitParagraph(Paragraph paragraph); void visitImage(Image image); } ``` **4. 具体访问者（Concrete Visitor）** `ExportToXMLVisitor.java` ```java public class ExportToXMLVisitor implements Visitor { @Override public void visitParagraph(Paragraph paragraph) { System.out.println("

" + paragraph.getText() + "

"); } @Override public void visitImage(Image image) { System.out.println(" "); } } ``` `RenderToMarkdownVisitor.java` ```java public class RenderToMarkdownVisitor implements Visitor { @Override public void visitParagraph(Paragraph paragraph) { System.out.println(paragraph.getText()); } @Override public void visitImage(Image image) { System.out.println("![](" + image.getUrl() + ")"); } } ``` **5. 客户端代码 (Client)** ```java import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Client { public static void main(String[] args) { List document = new ArrayList<>(); document.add(new Paragraph("Hello, Visitor Pattern!")); document.add(new Image("https://example.com/logo.png")); document.add(new Paragraph("This is a second paragraph.")); System.out.println("--- Exporting to XML ---"); Visitor xmlVisitor = new ExportToXMLVisitor(); for (DocumentElement element : document) { element.accept(xmlVisitor); } System.out.println("\n--- Rendering to Markdown ---"); Visitor markdownVisitor = new RenderToMarkdownVisitor(); for (DocumentElement element : document) { element.accept(markdownVisitor); } } } ``` **运行结果：** --- Exporting to XML ---

Hello, Visitor Pattern!

This is a second paragraph.

--- Rendering to Markdown --- Hello, Visitor Pattern! ![](https://example.com/logo.png) This is a second paragraph. 通过这种方式，我们成功地将**数据结构**（元素）和**算法**（访问者）完全分离。当我们想要增加一个新的操作（例如导出为 PDF），我们只需要创建一个新的 `ExportToPDFVisitor`，而无需修改任何已有的元素类。 #### **访问者模式的优缺点** **优点：** * **增加新操作容易（开闭原则）** ：当你需要为对象结构添加一个新功能时，只需创建一个新的具体访问者类，而无需修改任何已有的元素类。 * **职责分离**：将复杂的算法逻辑从对象结构中抽离，使元素类只关注数据和结构，访问者类只关注算法。 * **集中算法**：与特定元素相关的操作逻辑被集中在访问者类中，更易于管理和维护。 **缺点：** * **增加新元素类型困难**：这是访问者模式最大的缺点。每当你需要增加一个新的元素类型时（例如，从 `Paragraph` 和 `Image` 增加 `Table`），你不仅要创建新的元素类，还必须修改**所有**已有的访问者接口及其所有实现类，这会带来巨大的维护成本，违反了开闭原则。 * **复杂性高**：模式本身涉及多个接口和类，理解和实现起来相对复杂。 * **破坏封装性**：为了让访问者能够访问元素内部的数据，元素有时需要暴露其内部状态，可能破坏了封装性。 *** #### **适用场景与框架中的应用** 访问者模式最适合**对象结构稳定，但操作多变**的场景，比如： ##### 编译器和解释器：这是访问者模式最经典的用例。在处理\*\*抽象语法树（AST）\*\*时，访问者模式被广泛使用。AST 由不同类型的节点（如表达式、变量声明、函数定义）组成，这些节点的类型是相对固定的。但编译器需要对这棵树执行多种操作： * **语法检查**：用一个访问者来遍历 AST，检查语法错误。 * **代码生成**：用另一个访问者将 AST 转换成机器码或字节码。 * **代码优化**：用第三个访问者来简化 AST 结构，提高性能。每增加一个操作，我们只需要创建一个新的访问者类，而无需修改 AST 节点的代码。 ##### 框架应用：Java NIO FileVisitor 在 Java 中，java.nio.file.FileVisitor 接口是访问者模式的一个典型应用。它被用于遍历文件目录结构。当你想要遍历一个目录，并对其中的文件和子目录执行不同操作时，你可以实现 FileVisitor 接口，它提供了像 visitFile、preVisitDirectory、postVisitDirectory 等方法。你只需将你的逻辑写在这些 visit 方法里，然后调用 Files.walkFileTree 方法，Java 就会自动帮你完成遍历，并在遍历到不同类型的文件或目录时，调用你实现的相应 visit 方法。这使得文件遍历操作和文件系统结构完全解耦。 ##### GUI 工具箱：图形界面中的组件（如按钮、文本框、下拉菜单）类型通常是固定的。但我们可能需要为这些组件提供各种操作，比如渲染、序列化或属性检查。每个操作都可以设计成一个访问者，去访问不同的 GUI 组件，实现相应的逻辑。 *** **总结：** 访问者模式是一个权衡的艺术。它在牺牲“新增元素类型”的灵活性的前提下，换取了“新增操作”的极大便利。在编译器、解释器、大型框架（如 Java NIO、Spring 某些内部机制）、文件系统遍历等领域，访问者模式发挥着至关重要的作用。