C#设计模式-访问者模式

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一、访问者（Vistor）模式

访问者模式是封装一些施加于某种数据结构之上的操作。一旦这些操作需要修改的话，接受这个操作的数据结构则可以保存不变。访问者模式适用于数据结构相对稳定的系统，它把数据结构和作用于数据结构之上的操作之间的耦合度降低，使得操作集合可以相对自由地改变。

数据结构的每一个节点都可以接受一个访问者的调用，此节点向访问者对象传入节点对象，而访问者对象则反过来执行节点对象的操作。这样的过程叫做“双重分派”。节点调用访问者，将它自己传入，访问者则将某算法针对此节点执行。

二、访问者模式的结构

从上面描述可知，访问者模式是用来封装某种数据结构中的方法。具体封装过程是：每个元素接受一个访问者的调用，每个元素的Accept方法接受访问者对象作为参数传入，访问者对象则反过来调用元素对象的操作。具体的访问者模式结构图如下所示。

这里需要明确一点：访问者模式中具体访问者的数目和具体节点的数目没有任何关系。从访问者的结构图可以看出，访问者模式涉及以下几类角色。

抽象访问者角色（Vistor）：声明一个活多个访问操作，使得所有具体访问者必须实现的接口。
具体访问者角色（ConcreteVistor）：实现抽象访问者角色中所有声明的接口。
抽象节点角色（Element）：声明一个接受操作，接受一个访问者对象作为参数。
具体节点角色（ConcreteElement）：实现抽象元素所规定的接受操作。
结构对象角色（ObjectStructure）：节点的容器，可以包含多个不同类或接口的容器。

三、访问者模式的实现

在讲诉访问者模式的实现时，我想先不用访问者模式的方式来实现某个场景。具体场景是——现在我想遍历每个元素对象，然后调用每个元素对象的Print方法来打印该元素对象的信息。如果此时不采用访问者模式的话，实现这个场景再简单不过了，具体实现代码如下所示：

using System;
using System.Collections;

namespace VistorPattern
{
    // 抽象元素角色
    public abstract class Element
    {
        public abstract void Print();
    }

    // 具体元素A
    public class ElementA : Element
    {
        public override void Print()
        {
            Console.WriteLine("我是元素A");
        }
    }

    // 具体元素B
    public class ElementB : Element
    {
        public override void Print()
        {
            Console.WriteLine("我是元素B");
        }
    }

    // 对象结构
    public class ObjectStructure
    {
        private readonly ArrayList _elements = new ArrayList();

        public ArrayList Elements
        {
            get { return _elements; }
        }

        public ObjectStructure()
        {
            var ran = new Random();
            for (int i = 0; i < 6; i++)
            {
                int ranNum = ran.Next(10);
                if (ranNum > 5)
                {
                    _elements.Add(new ElementA());
                }
                else
                {
                    _elements.Add(new ElementB());
                }
            }
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var objectStructure = new ObjectStructure();
            // 遍历对象结构中的对象集合，访问每个元素的Print方法打印元素信息
            foreach (Element e in objectStructure.Elements)
            {
                e.Print();
            }

            Console.Read();
        }
    }
}

上面代码很准确了解决了我们刚才提出的场景，但是需求在时刻变化的，如果此时，我除了想打印元素的信息外，还想打印出元素被访问的时间，此时我们就不得不去修改每个元素的Print方法，再加入相对应的输入访问时间的输出信息。这样的设计显然不符合“开-闭”原则，即某个方法操作的改变，会使得必须去更改每个元素类。既然，这里变化的点是操作的改变，而每个元素的数据结构是不变的。所以此时就思考——能不能把操作于元素的操作和元素本身的数据结构分开呢？解开这两者的耦合度，这样如果是操作发现变化时，就不需要去更改元素本身了，但是如果是元素数据结构发现变化，例如，添加了某个字段，这样就不得不去修改元素类了。此时，我们可以使用访问者模式来解决这个问题，即把作用于具体元素的操作由访问者对象来调用。具体的实现代码如下所示：

using System;
using System.Collections;

namespace VistorPattern
{
    // 抽象元素角色
    public abstract class Element
    {
        public abstract void Accept(IVistor vistor);
        public abstract void Print();
    }

    // 具体元素A
    public class ElementA : Element
    {
        public override void Accept(IVistor vistor)
        {
            // 调用访问者visit方法
            vistor.Visit(this);
        }
        public override void Print()
        {
            Console.WriteLine("我是元素A");
        }
    }

    // 具体元素B
    public class ElementB : Element
    {
        public override void Accept(IVistor vistor)
        {
            vistor.Visit(this);
        }
        public override void Print()
        {
            Console.WriteLine("我是元素B");
        }
    }

    // 抽象访问者
    public interface IVistor
    {
        void Visit(ElementA a);
        void Visit(ElementB b);
    }

    // 具体访问者
    public class ConcreteVistor : IVistor
    {
        // visit方法而是再去调用元素的Accept方法
        public void Visit(ElementA a)
        {
            a.Print();
        }
        public void Visit(ElementB b)
        {
            b.Print();
        }
    }

    // 对象结构
    public class ObjectStructure
    {
        private readonly ArrayList _elements = new ArrayList();

        public ArrayList Elements
        {
            get { return _elements; }
        }

        public ObjectStructure()
        {
            var ran = new Random();
            for (int i = 0; i < 6; i++)
            {
                int ranNum = ran.Next(10);
                if (ranNum > 5)
                {
                    _elements.Add(new ElementA());
                }
                else
                {
                    _elements.Add(new ElementB());
                }
            }
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var objectStructure = new ObjectStructure();
            foreach (Element e in objectStructure.Elements)
            {
                // 每个元素接受访问者访问
                e.Accept(new ConcreteVistor());
            }

            Console.Read();
        }
    }
}

从上面代码可知，使用访问者模式实现上面场景后，元素Print方法的访问封装到了访问者对象中了（我觉得可以把Print方法封装到具体访问者对象中。），此时客户端与元素的Print方法就隔离开了。此时，如果需要添加打印访问时间的需求时，此时只需要再添加一个具体的访问者类即可。此时就不需要去修改元素中的Print()方法了。

四、访问者模式的应用场景

每个设计模式都有其应当使用的情况，那让我们看看访问者模式具体应用场景。如果遇到以下场景，此时我们可以考虑使用访问者模式。

如果系统有比较稳定的数据结构，而又有易于变化的算法时，此时可以考虑使用访问者模式。因为访问者模式使得算法操作的添加比较容易。
如果一组类中，存在着相似的操作，为了避免出现大量重复的代码，可以考虑把重复的操作封装到访问者中。（当然也可以考虑使用抽象类了）
如果一个对象存在着一些与本身对象不相干，或关系比较弱的操作时，为了避免操作污染这个对象，则可以考虑把这些操作封装到访问者对象中。

五、访问者模式的优缺点

优点：

访问者模式使得添加新的操作变得容易。如果一些操作依赖于一个复杂的结构对象的话，那么一般而言，添加新的操作会变得很复杂。而使用访问者模式，增加新的操作就意味着添加一个新的访问者类。因此，使得添加新的操作变得容易。
访问者模式使得有关的行为操作集中到一个访问者对象中，而不是分散到一个个的元素类中。这点类似与"中介者模式"。
访问者模式可以访问属于不同的等级结构的成员对象，而迭代只能访问属于同一个等级结构的成员对象。

缺点：