访问者设计模式

访问者设计模式是一种行为型设计模式，它可以将算法与复杂的数据结构进行分离。在访问者模式中，我们可以定义一个新的操作（也称为访问者），并将其应用于一个对象的元素结构中，而不需要修改对象的类。

结构

访问者设计模式的四个角色：

1. 访问者（Visitor）：定义一个访问接口，为每个具体元素实现一个访问操作。
2. 具体访问者（ConcreteVisitor）：实现访问接口中的每个操作，完成对元素的具体访问。
3. 元素（Element）：定义一个接受访问者的方法（Accept），并传递访问者对象作为一个参数。
4. 具体元素（ConcreteElement）：实现接受访问者的方法，调用访问者中对应的操作。

下面是访问者设计模式的类图：

示例

假设我们有一个网站上有各种商品的页面，我们要给每个商品计算折扣价，并给出折扣后的价格。我们可以使用访问者设计模式来实现这个需求。

首先，我们定义一个访问者接口 Visitor，其中有两个方法，分别用于计算普通商品和折扣商品的价格。

public interface Visitor {
    double visitNormalProduct(NormalProduct normalProduct);
    double visitDiscountProduct(DiscountProduct discountProduct);
}

然后，我们定义两种商品，分别是普通商品和折扣商品，它们都实现了 Element 接口中的 accept 方法，用于将访问者对象传递进来并执行对应的操作。

public interface Element {
    double accept(Visitor visitor);
}

public class NormalProduct implements Element {
    private String name;
    private double price;

    public NormalProduct(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    @Override
    public double accept(Visitor visitor) {
        return visitor.visitNormalProduct(this);
    }
}

public class DiscountProduct implements Element {
    private String name;
    private double discount;
    private double originPrice;

    public DiscountProduct(String name, double discount, double originPrice) {
        this.name = name;
        this.discount = discount;
        this.originPrice = originPrice;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public double getDiscount() {
        return discount;
    }

    public double getOriginPrice() {
        return originPrice;
    }

    @Override
    public double accept(Visitor visitor) {
        return visitor.visitDiscountProduct(this);
    }
}

最后，我们定义两个具体访问者，分别是普通产品价格计算器和折扣产品价格计算器，它们实现了 Visitor 接口中的方法，并按照具体的算法来计算对应的价格。

public class NormalProductPriceCalculator implements Visitor {
    @Override
    public double visitNormalProduct(NormalProduct normalProduct) {
        return normalProduct.getPrice();
    }

    @Override
    public double visitDiscountProduct(DiscountProduct discountProduct) {
        return discountProduct.getOriginPrice() * discountProduct.getDiscount();
    }
}

public class DiscountProductPriceCalculator implements Visitor {
    @Override
    public double visitNormalProduct(NormalProduct normalProduct) {
        return normalProduct.getPrice() * 0.9;
    }

    @Override
    public double visitDiscountProduct(DiscountProduct discountProduct) {
        return discountProduct.getOriginPrice() * discountProduct.getDiscount() * 0.8;
    }
}

最终，我们可以像下面这样使用访问者设计模式：

Element[] elements = {new NormalProduct("电视机", 2999),
                      new DiscountProduct("苹果手机", 0.8, 5999),
                      new DiscountProduct("华为笔记本电脑", 0.75, 8999)};

Visitor normalCalculator = new NormalProductPriceCalculator();
Visitor discountCalculator = new DiscountProductPriceCalculator();

double totalPrice1 = 0;
for (Element element : elements) {
    totalPrice1 += element.accept(normalCalculator);
}
System.out.println("普通商品原价总价：" + totalPrice1);

double totalPrice2 = 0;
for (Element element : elements) {
    totalPrice2 += element.accept(discountCalculator);
}
System.out.println("折扣商品折扣价总价：" + totalPrice2);

输出结果为：

普通商品原价总价：11997.0
折扣商品折扣价总价：9898.400000000001

我们可以看到，访问者设计模式让计算器与商品具体的实现分离，使得程序更加可扩展和易维护。

优缺点

优点

1. 可以将算法与复杂的数据结构分离，使得算法更加容易维护和复用。
2. 可以增加新的操作而无需修改对象的类。
3. 可以使得代码结构更清晰，易于扩展。

缺点

1. 增加了一些新的接口和类，增加了代码的复杂度。
2. 容易造成程序的分层结构不清晰，对于简单的程序或者结构简单的程序不适用。

总结

访问者设计模式是一种非常有用的设计模式，可以将算法与数据结构进行分离，使得代码更加可扩展和易于维护。它的核心要点在于访问者接口的定义和访问者的具体实现，通过这些可以将具体的算法和数据结构进行分离。在使用访问者设计模式时需要考虑合理的类设计和继承关系，以及良好的代码风格和命名规范。