访问者模式

访问者模式可以算是 23 种经典设计模式中最难理解的几个之一。因为它难理解、难实现，应用它会导致代码的可读性、可维护性变差，所以，访问者模式在实际的软件开发中很少被用到，在没有特别必要的情况下，建议你不要使用访问者模式

定义

访问者者模式的英文翻译是 Visitor Design Pattern。在 GoF 的《设计模式》一书中，它是这么定义的：

Allows for one or more operation to be applied to a set of objects at runtime, decoupling the operations from the object structure. 翻译成中文就是：允许一个或者多个操作应用到一组对象上，解耦操作和对象本身。

实现

场景一

假设我们从网站上爬取了很多资源文件，它们的格式有三种：PDF、PPT、Word。我们现在要开发一个工具来处理这批资源文件。这个工具的其中一个功能是，把这些资源文件中的文本内容抽取出来放到 txt 文件中。

public abstract class ResourceFile {
    protected String filePath;
    public ResourceFile(String filePath) {
        this.filePath = filePath;
    }
    public abstract void extract2txt();
}

public class PPTFile extends ResourceFile {
    public PPTFile(String filePath) {
        super(filePath);
    }
    @Override
    public void extract2txt() {
        //...省略一大坨从PPT中抽取文本的代码...
        //...将抽取出来的文本保存在跟filePath同名的.txt文件中...
        System.out.println("Extract PPT.");
    }
}
public class PdfFile extends ResourceFile {
    public PdfFile(String filePath) {
        super(filePath);
    }
    @Override
    public void extract2txt() {
        //...
        System.out.println("Extract PDF.");
    }
}
public class WordFile extends ResourceFile {
    public WordFile(String filePath) {
        super(filePath);
    }
    @Override
    public void extract2txt() {
        //...
        System.out.println("Extract WORD.");
    }
}

public class ToolApplication {
    public static void main(String[] args) {
        List<ResourceFile> resourceFiles = listAllResourceFiles(args[0]);
        for (ResourceFile resourceFile : resourceFiles) {
            resourceFile.extract2txt();
        }
    }
    private static List<ResourceFile> listAllResourceFiles(String resourceDirectory) {
        List<ResourceFile> resourceFiles = new ArrayList<>();
        //...根据后缀(pdf/ppt/word)由工厂方法创建不同的类对象(PdfFile/PPTFile/WordFile)
        resourceFiles.add(new PdfFile("a.pdf"));
        resourceFiles.add(new WordFile("b.word"));
        resourceFiles.add(new PPTFile("c.ppt"));
        return resourceFiles;
    }
}

问题分析：如果工具的功能不停地扩展，不仅要能抽取文本内容，还要支持压缩、提取文件元信息（文件名、大小、更新时间等等）构建索引等一系列的功能，那如果我们继续按照上面的实现思路，就会存在这样几个问题

违背开闭原则，添加一个新的功能，所有类的代码都要修改
功能增多，每个类的代码都不断膨胀，可读性和可维护性都变差了
把所有比较上层的业务逻辑都耦合到 PdfFile、PPTFile、WordFile 类中，导致这些类的职责不够单一，变成了大杂烩

解法：解决方法就是拆分解耦，把业务操作跟具体的数据结构解耦，设计成独立的类。

public abstract class ResourceFile {
    protected String filePath;
    public ResourceFile(String filePath) {
        this.filePath = filePath;
    }
}
public class PdfFile extends ResourceFile {
    public PdfFile(String filePath) {
        super(filePath);
    }
    //...
}
//...PPTFile、WordFile代码省略...

public class Extractor {
    public void extract2txt(PPTFile pptFile) {
        //...
        System.out.println("Extract PPT.");
    }
    public void extract2txt(PdfFile pdfFile) {
        //...
        System.out.println("Extract PDF.");
    }
    public void extract2txt(WordFile wordFile) {
        //...
        System.out.println("Extract WORD.");
    }
}
public class ToolApplication {
    public static void main(String[] args) {
        Extractor extractor = new Extractor();
        List<ResourceFile> resourceFiles = listAllResourceFiles(args[0]);
        for (ResourceFile resourceFile : resourceFiles) {
            extractor.extract2txt(resourceFile);
        }
    }
    private static List<ResourceFile> listAllResourceFiles(String resourceDirecto
        List<ResourceFile> resourceFiles = new ArrayList<>();
        //...根据后缀(pdf/ppt/word)由工厂方法创建不同的类对象(PdfFile/PPTFile/WordFile)
        resourceFiles.add(new PdfFile("a.pdf"));
        resourceFiles.add(new WordFile("b.word"));
        resourceFiles.add(new PPTFile("c.ppt"));
        return resourceFiles;
    }
}

其中核心的就是将抽取文本的操作，设计成了3个重载函数（在同一个类中，函数名相同、参数不同的一组函数）不过上面的代码还是有问题 extractor.extract2txt(resourceFile) 会报错。resourceFiles 包含的对象的声明类型都是 ResourceFile，而我们并没有在 Extractor 类中定义参数类型是 ResourceFile 的 extract2txt() 重载函数，所以在编译阶段就通过不了，更别说在运行时根据对象的实际类型执行不同的重载函数了

改进

public abstract class ResourceFile {
    protected String filePath;
    public ResourceFile(String filePath) {
        this.filePath = filePath;
    }
    abstract public void accept(Extractor extractor);
}
public class PdfFile extends ResourceFile {
    public PdfFile(String filePath) {
        super(filePath);
    }
    @Override
    public void accept(Extractor extractor) {
        extractor.extract2txt(this);
    }
    //...
}
//...PPTFile、WordFile跟PdfFile类似，这里就省略了...
//...Extractor代码不变...

    public class ToolApplication {
    public static void main(String[] args) {
        Extractor extractor = new Extractor();
        List<ResourceFile> resourceFiles = listAllResourceFiles(args[0]);
        for (ResourceFile resourceFile : resourceFiles) {
            resourceFile.accept(extractor);
        }
    }
    private static List<ResourceFile> listAllResourceFiles(String resourceDirectory) {
        List<ResourceFile> resourceFiles = new ArrayList<>();
        //...根据后缀(pdf/ppt/word)由工厂方法创建不同的类对象(PdfFile/PPTFile/WordFile)
        resourceFiles.add(new PdfFile("a.pdf"));
        resourceFiles.add(new WordFile("b.word"));
        resourceFiles.add(new PPTFile("c.ppt"));
        return resourceFiles;
    }
}

resourceFile.accept(extractor); 根据多态特性，会调用实际的 accept 函数，比如 PdfFile 的 accept 函数，其中的 this 也就是 PdfFile 类型的，然后调用 accept 传递进来的 extractor 的 extract2txt 方法的 this 也就是 PdfFile，调用到 extractor 的 public void extract2txt(PPTFile pptFile) 方法。这也是访问者模式的精髓（也是实际场景中难以想到要问访问者模式的原因，可能是随机想到的刚好命中访问者模式）

场景二

如果要继续添加新的功能，比如前面提到的压缩功能，根据不同的文件类型，使用不同的压缩算法来压缩资源文件，那我们该如何实现呢？

需要实现一个类似 Extractor 类的新类 Compressor 类，在其中定义三个重载函数，实现对不同类型资源文件的压缩
还要在每个资源文件类中定义新的 accept 重载函数

public abstract class ResourceFile {
    protected String filePath;
    public ResourceFile(String filePath) {
        this.filePath = filePath;
    }
    abstract public void accept(Extractor extractor);
    abstract public void accept(Compressor compressor);
}
public class PdfFile extends ResourceFile {
    public PdfFile(String filePath) {
        super(filePath);
    }
    @Override
    public void accept(Extractor extractor) {
        extractor.extract2txt(this);
    }
    @Override
    public void accept(Compressor compressor) {
        compressor.compress(this);
    }
    //...
}

//...PPTFile、WordFile跟PdfFile类似，这里就省略了...
//...Extractor代码不变

public class ToolApplication {
    public static void main(String[] args) {
        Extractor extractor = new Extractor();
        List<ResourceFile> resourceFiles = listAllResourceFiles(args[0]);
        for (ResourceFile resourceFile : resourceFiles) {
            resourceFile.accept(extractor);
        }
        Compressor compressor = new Compressor();
        for(ResourceFile resourceFile : resourceFiles) {
            resourceFile.accept(compressor);
        }
    }
    private static List<ResourceFile> listAllResourceFiles(String resourceDirectory) {
        List<ResourceFile> resourceFiles = new ArrayList<>();
        //...根据后缀(pdf/ppt/word)由工厂方法创建不同的类对象(PdfFile/PPTFile/WordFile)
        resourceFiles.add(new PdfFile("a.pdf"));
        resourceFiles.add(new WordFile("b.word"));
        resourceFiles.add(new PPTFile("c.ppt"));
        return resourceFiles;
    }
}

问题分析：代码还存在一些问题，添加一个新的业务，还是需要修改每个资源文件类，违反了开闭原则。

针对这个问题，我们抽象出来一个 Visitor 接口，包含是三个命名非常通用的 visit() 重载函数，分别处理三种不同类型的资源文件。具体做什么业务处理，由实现这个 Visitor 接口的具体的类来决定，比如 Extractor 负责抽取文本内容，Compressor 负责压缩。当我们新添加一个业务功能的时候，资源文件类不需要做任何修改，只需要修改 ToolApplication 的代码就可以了。

public abstract class ResourceFile {
    protected String filePath;
    public ResourceFile(String filePath) {
        this.filePath = filePath;
    }
    abstract public void accept(Visitor vistor);
}

public class PdfFile extends ResourceFile {
    public PdfFile(String filePath) {
        super(filePath);
    }
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    //...
}
//...PPTFile、WordFile跟PdfFile类似，这里就省略了...

public interface Visitor {
    void visit(PdfFile pdfFile);
    void visit(PPTFile pdfFile);
    void visit(WordFile pdfFile);
}

public class Extractor implements Visitor {
    @Override
    public void visit(PPTFile pptFile) {
        //...
        System.out.println("Extract PPT.");
    }
    @Override
    public void visit(PdfFile pdfFile) {
        //...
        System.out.println("Extract PDF.");
    }
    @Override
    public void visit(WordFile wordFile) {
        //...
        System.out.println("Extract WORD.");
    }
}

public class Compressor implements Visitor {
    @Override
    public void visit(PPTFile pptFile) {
        //...
        System.out.println("Compress PPT.");
    }
    @Override
    public void visit(PdfFile pdfFile) {
        //...
        System.out.println("Compress PDF.");
    }
    @Override
    public void visit(WordFile wordFile) {
        //...
        System.out.println("Compress WORD.");
    }
}
public class ToolApplication {
    public static void main(String[] args) {
        Extractor extractor = new Extractor();
        List<ResourceFile> resourceFiles = listAllResourceFiles(args[0]);
        for (ResourceFile resourceFile : resourceFiles) {
            resourceFile.accept(extractor);
        }
        Compressor compressor = new Compressor();
        for(ResourceFile resourceFile : resourceFiles) {
            resourceFile.accept(compressor);
        }
    }

    private static List<ResourceFile> listAllResourceFiles(String resourceDirectory) {
        List<ResourceFile> resourceFiles = new ArrayList<>();
        //...根据后缀(pdf/ppt/word)由工厂方法创建不同的类对象(PdfFile/PPTFile/WordFile)
        resourceFiles.add(new PdfFile("a.pdf"));
        resourceFiles.add(new WordFile("b.word"));
        resourceFiles.add(new PPTFile("c.ppt"));
        return resourceFiles;
    }
}

使用场景

访问者模式针对的是一组类型不同的对象（PdfFile、PPTFile、WordFile）。不过，尽管这组对象的类型是不同的，但是，它们继承相同的父类（ResourceFile）或者实现相同的接口。在不同的应用场景下，我们需要对这组对象进行一系列不相关的业务操作（抽取文本、压缩等），但为了避免不断添加功能导致类（PdfFile、PPTFile、WordFile）不断膨胀，职责越来越不单一，以及避免频繁地添加功能导致的频繁代码修改，我们使用访问者模式，将对象与操作解耦，将这些业务操作抽离出来，定义在独立细分的访问者类（Extractor、Compressor）中

访问者模式允许一个或者多个操作应用到一组对象上，设计意图是解耦操作和对象本身，保持类职责单一、满足开闭原则以及应对代码的复杂性。

13 KiB Raw Blame History Unescape Escape

访问者模式

定义

实现

场景一

场景二

使用场景

13 KiB

Raw Blame History