访问者模式作为方面对象编程的地下实现。

例如，如果您定义一个新操作，而不改变其操作的元素的类

双重分派只是使用此模式的众多原因之一。 但请注意，这是在使用单一分派范式的语言中实现双分派或多分派的唯一方法。

以下是使用该模式的原因:

1)我们希望定义新的操作，而不需要每次都改变模型，因为模型不会经常变化，而操作则经常变化。

2)我们不想把模型和行为结合起来，因为我们想要在多个应用程序中有一个可重用的模型，或者我们想要一个可扩展的模型，允许客户端类用它们自己的类定义它们的行为。

3)我们有依赖于模型的具体类型的通用操作，但我们不想在每个子类中实现逻辑，因为这会在多个类中爆炸通用逻辑，因此在多个地方。

4)我们正在使用领域模型设计，相同层次结构的模型类执行太多不同的事情，而这些事情可能会聚集在其他地方。

5) We need a double dispatch. We have variables declared with interface types and we want to be able to process them according their runtime type … of course without using if (myObj instanceof Foo) {} or any trick. The idea is for example to pass these variables to methods that declares a concrete type of the interface as parameter to apply a specific processing. This way of doing is not possible out of the box with languages relies on a single-dispatch because the chosen invoked at runtime depends only on the runtime type of the receiver. Note that in Java, the method (signature) to call is chosen at compile time and it depends on the declared type of the parameters, not their runtime type.

最后一点是使用访问器的一个原因，也是一个后果，因为当您实现访问器时(当然对于不支持多分派的语言)，您必然需要引入双分派实现。

请注意，遍历元素(迭代)以在每个元素上应用访问者并不是使用该模式的原因。 您使用模式是因为您分离了模型和处理。 通过使用该模式，您还可以从迭代器功能中获益。 这种能力非常强大，并且超越了使用特定方法对普通类型进行迭代的能力，因为accept()是一个泛型方法。 这是一个特殊的用例。我先把这个放到一边。

---

Java示例

我将用一个国际象棋的例子来说明该模式的附加价值，在这个例子中，我们想要定义处理，即玩家要求棋子移动。

如果不使用访问者模式，我们可以直接在pieces子类中定义块移动行为。 例如，我们可以有一个Piece接口，如:

public interface Piece{

    boolean checkMoveValidity(Coordinates coord);

    void performMove(Coordinates coord);

    Piece computeIfKingCheck();

}

每个Piece子类将实现它，如:

public class Pawn implements Piece{

    @Override
    public boolean checkMoveValidity(Coordinates coord) {
        ...
    }

    @Override
    public void performMove(Coordinates coord) {
        ...
    }

    @Override
    public Piece computeIfKingCheck() {
        ...
    }

}

对所有Piece子类也是一样的。 下面是一个说明这种设计的图表类:

这种方法有三个重要的缺点:

-行为如performMove()或computeIfKingCheck()将很可能使用公共逻辑。 例如，无论具体的Piece是什么，performMove()最终都会将当前的Piece设置到特定的位置，并可能获取对手的Piece。 将相关的行为拆分到多个类中，而不是将它们聚集在一起，在某种程度上挫败了单一责任模式。使它们的可维护性更加困难。

处理checkMoveValidity()不应该是Piece子类可以看到或改变的东西。 它是超越人类或计算机行为的检查。该检查在玩家请求的每个动作中执行，以确保所请求的棋子移动是有效的。 我们甚至不想在Piece界面中提供这个。

-在对机器人开发者具有挑战性的国际象棋游戏中，应用程序通常提供标准API(棋子接口、子类、棋盘、常见行为等)，并让开发者丰富他们的机器人策略。 为了做到这一点，我们必须提出一个模型，其中数据和行为在Piece实现中不是紧密耦合的。

让我们使用访问者模式!

我们有两种结构:

-接受访问的模型类(碎片)

-拜访他们的访客(移动操作)

下面是说明该模式的类图:

上面的部分是访问者，下面的部分是模型类。

下面是PieceMovingVisitor接口(为每种Piece指定的行为):

public interface PieceMovingVisitor {

    void visitPawn(Pawn pawn);

    void visitKing(King king);

    void visitQueen(Queen queen);

    void visitKnight(Knight knight);

    void visitRook(Rook rook);

    void visitBishop(Bishop bishop);

}

Piece的定义如下:

public interface Piece {

    void accept(PieceMovingVisitor pieceVisitor);

    Coordinates getCoordinates();

    void setCoordinates(Coordinates coordinates);

}

它的关键方法是:

void accept(PieceMovingVisitor pieceVisitor);

它提供了第一个分派:基于Piece接收器的调用。 在编译时，该方法被绑定到Piece接口的accept()方法，在运行时，该绑定方法将在运行时的Piece类上调用。 accept()方法实现将执行第二次分派。

实际上，每个Piece子类都希望被PieceMovingVisitor对象访问，通过传递参数本身来调用PieceMovingVisitor.visit()方法。 通过这种方式，编译器在编译时立即将声明参数的类型与具体类型绑定。 这是第二次调度。 下面是Bishop子类说明了这一点:

public class Bishop implements Piece {

    private Coordinates coord;

    public Bishop(Coordinates coord) {
        super(coord);
    }

    @Override
    public void accept(PieceMovingVisitor pieceVisitor) {
        pieceVisitor.visitBishop(this);
    }

    @Override
    public Coordinates getCoordinates() {
        return coordinates;
    }

   @Override
    public void setCoordinates(Coordinates coordinates) {
        this.coordinates = coordinates;
   }

}

下面是一个用法示例:

// 1. Player requests a move for a specific piece
Piece piece = selectPiece();
Coordinates coord = selectCoordinates();

// 2. We check with MoveCheckingVisitor that the request is valid
final MoveCheckingVisitor moveCheckingVisitor = new MoveCheckingVisitor(coord);
piece.accept(moveCheckingVisitor);

// 3. If the move is valid, MovePerformingVisitor performs the move
if (moveCheckingVisitor.isValid()) {
    piece.accept(new MovePerformingVisitor(coord));
}

游客的缺点

访问者模式是一种非常强大的模式，但它也有一些重要的限制，在使用它之前应该考虑这些限制。

1)降低/破坏封装的风险

在某些类型的操作中，访问者模式可能会减少或破坏域对象的封装。

例如，MovePerformingVisitor类需要设置实际piece的坐标，piece接口必须提供一种方法来做到这一点:

void setCoordinates(Coordinates coordinates);

The responsibility of Piece coordinates changes is now open to other classes than Piece subclasses. Moving the processing performed by the visitor in the Piece subclasses is not an option either. It will indeed create another issue as the Piece.accept() accepts any visitor implementation. It doesn't know what the visitor performs and so no idea about whether and how to change the Piece state. A way to identify the visitor would be to perform a post processing in Piece.accept() according to the visitor implementation. It would be a very bad idea as it would create a high coupling between Visitor implementations and Piece subclasses and besides it would probably require to use trick as getClass(), instanceof or any marker identifying the Visitor implementation.

2)变更模型的要求

与Decorator等其他行为设计模式相反，访问者模式是侵入式的。 我们确实需要修改初始接收者类，以提供一个accept()方法来接受访问。 对于Piece和它的子类，我们没有任何问题，因为这些是我们的类。 在内置类或第三方类中，事情就不那么容易了。 我们需要包装或继承(如果可以的话)它们来添加accept()方法。

3)间接

该模式创建多个间接点。 双分派意味着两次调用而不是一次调用:

call the visited (piece) -> that calls the visitor (pieceMovingVisitor)

当访问者改变被访问对象的状态时，我们可以有额外的间接指示。 它可能看起来像一个循环:

call the visited (piece) -> that calls the visitor (pieceMovingVisitor) -> that calls the visited (piece)

基于@Federico A. Ramponi的精彩回答。

想象一下你有这样的层次结构:

public interface IAnimal
{
    void DoSound();
}

public class Dog : IAnimal
{
    public void DoSound()
    {
        Console.WriteLine("Woof");
    }
}

public class Cat : IAnimal
{
    public void DoSound(IOperation o)
    {
        Console.WriteLine("Meaw");
    }
}

如果你需要在这里添加一个“Walk”方法会发生什么?这对整个设计来说是痛苦的。

同时，添加“Walk”方法会生成新的问题。那"吃"和"睡"呢?我们真的必须为我们想要添加的每个新动作或操作添加一个新方法到Animal层次结构中吗?这很难看，但最重要的是，我们永远无法关闭Animal界面。因此，使用访问者模式，我们可以在不修改层次结构的情况下向层次结构添加新方法!

因此，只需检查并运行这个c#示例:

using System;
using System.Collections.Generic;

namespace VisitorPattern
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var animals = new List<IAnimal>
            {
                new Cat(), new Cat(), new Dog(), new Cat(), 
                new Dog(), new Dog(), new Cat(), new Dog()
            };

            foreach (var animal in animals)
            {
                animal.DoOperation(new Walk());
                animal.DoOperation(new Sound());
            }

            Console.ReadLine();
        }
    }

    public interface IOperation
    {
        void PerformOperation(Dog dog);
        void PerformOperation(Cat cat);
    }

    public class Walk : IOperation
    {
        public void PerformOperation(Dog dog)
        {
            Console.WriteLine("Dog walking");
        }

        public void PerformOperation(Cat cat)
        {
            Console.WriteLine("Cat Walking");
        }
    }

    public class Sound : IOperation
    {
        public void PerformOperation(Dog dog)
        {
            Console.WriteLine("Woof");
        }

        public void PerformOperation(Cat cat)
        {
            Console.WriteLine("Meaw");
        }
    }

    public interface IAnimal
    {
        void DoOperation(IOperation o);
    }

    public class Dog : IAnimal
    {
        public void DoOperation(IOperation o)
        {
            o.PerformOperation(this);
        }
    }

    public class Cat : IAnimal
    {
        public void DoOperation(IOperation o)
        {
            o.PerformOperation(this);
        }
    }
}

游客

Visitor允许用户在不修改类本身的情况下向类族中添加新的虚函数;相反，创建一个实现虚函数的所有适当专门化的访问者类

参观者结构:

在以下情况下使用访问者模式:

必须对结构中分组的不同类型的对象执行类似的操作 您需要执行许多不同且不相关的操作。它将操作从对象结构中分离出来 必须在不改变对象结构的情况下添加新操作 将相关操作集合到一个类中，而不是强迫您更改或派生类 向没有源或不能更改源的类库中添加函数

尽管访问者模式提供了在不改变Object中现有代码的情况下添加新操作的灵活性，但这种灵活性也带来了缺点。

如果添加了新的Visitable对象，则需要在Visitor和ConcreteVisitor类中修改代码。有一种变通方法可以解决这个问题:使用反射，这将对性能产生影响。

代码片段:

import java.util.HashMap;

interface Visitable{
    void accept(Visitor visitor);
}

interface Visitor{
    void logGameStatistics(Chess chess);
    void logGameStatistics(Checkers checkers);
    void logGameStatistics(Ludo ludo);    
}
class GameVisitor implements Visitor{
    public void logGameStatistics(Chess chess){
        System.out.println("Logging Chess statistics: Game Completion duration, number of moves etc..");    
    }
    public void logGameStatistics(Checkers checkers){
        System.out.println("Logging Checkers statistics: Game Completion duration, remaining coins of loser");    
    }
    public void logGameStatistics(Ludo ludo){
        System.out.println("Logging Ludo statistics: Game Completion duration, remaining coins of loser");    
    }
}

abstract class Game{
    // Add game related attributes and methods here
    public Game(){

    }
    public void getNextMove(){};
    public void makeNextMove(){}
    public abstract String getName();
}
class Chess extends Game implements Visitable{
    public String getName(){
        return Chess.class.getName();
    }
    public void accept(Visitor visitor){
        visitor.logGameStatistics(this);
    }
}
class Checkers extends Game implements Visitable{
    public String getName(){
        return Checkers.class.getName();
    }
    public void accept(Visitor visitor){
        visitor.logGameStatistics(this);
    }
}
class Ludo extends Game implements Visitable{
    public String getName(){
        return Ludo.class.getName();
    }
    public void accept(Visitor visitor){
        visitor.logGameStatistics(this);
    }
}

public class VisitorPattern{
    public static void main(String args[]){
        Visitor visitor = new GameVisitor();
        Visitable games[] = { new Chess(),new Checkers(), new Ludo()};
        for (Visitable v : games){
            v.accept(visitor);
        }
    }
}

解释:

Visitable (Element)是一个接口，该接口方法必须添加到一组类中。 Visitor是一个接口，它包含对可访问元素执行操作的方法。 GameVisitor是一个实现Visitor接口(ConcreteVisitor)的类。 每个可访问元素接受Visitor并调用Visitor接口的相关方法。 你可以将游戏视为元素，而将象棋、跳棋和Ludo等具体游戏视为具体元素。

在上述例子中，国际象棋、西洋跳棋和卢多是三种不同的游戏(以及可访问的职业)。在一个晴朗的日子里，我遇到了一个记录每款游戏统计数据的场景。所以无需修改单个类来实现统计功能，你可以将这一职责集中到GameVisitor类中，这样你就无需修改每个游戏的结构。

输出:

Logging Chess statistics: Game Completion duration, number of moves etc..
Logging Checkers statistics: Game Completion duration, remaining coins of loser
Logging Ludo statistics: Game Completion duration, remaining coins of loser

指

oodesign文章

sourcemaking文章

欲知详情

装饰

模式允许将行为静态或动态地添加到单个对象，而不影响来自同一类的其他对象的行为

相关文章:

IO的装饰器模式

什么时候使用装饰器模式?

感谢@Federico A. Ramponi的精彩解释，我只是在java版本中做了这个。希望对大家有所帮助。

正如@Konrad Rudolph指出的那样，这实际上是使用两个具体实例一起确定运行时方法的双重分派。

因此，实际上，只要正确定义了操作接口，就不需要为操作执行器创建公共接口。

import static java.lang.System.out;
public class Visitor_2 {
    public static void main(String...args) {
        Hearen hearen = new Hearen();
        FoodImpl food = new FoodImpl();
        hearen.showTheHobby(food);
        Katherine katherine = new Katherine();
        katherine.presentHobby(food);
    }
}

interface Hobby {
    void insert(Hearen hearen);
    void embed(Katherine katherine);
}


class Hearen {
    String name = "Hearen";
    void showTheHobby(Hobby hobby) {
        hobby.insert(this);
    }
}

class Katherine {
    String name = "Katherine";
    void presentHobby(Hobby hobby) {
        hobby.embed(this);
    }
}

class FoodImpl implements Hobby {
    public void insert(Hearen hearen) {
        out.println(hearen.name + " start to eat bread");
    }
    public void embed(Katherine katherine) {
        out.println(katherine.name + " start to eat mango");
    }
}

正如您所期望的那样，公共接口将为我们带来更多的清晰度，尽管它实际上并不是这个模式的基本部分。

import static java.lang.System.out;
public class Visitor_2 {
    public static void main(String...args) {
        Hearen hearen = new Hearen();
        FoodImpl food = new FoodImpl();
        hearen.showHobby(food);
        Katherine katherine = new Katherine();
        katherine.showHobby(food);
    }
}

interface Hobby {
    void insert(Hearen hearen);
    void insert(Katherine katherine);
}

abstract class Person {
    String name;
    protected Person(String n) {
        this.name = n;
    }
    abstract void showHobby(Hobby hobby);
}

class Hearen extends  Person {
    public Hearen() {
        super("Hearen");
    }
    @Override
    void showHobby(Hobby hobby) {
        hobby.insert(this);
    }
}

class Katherine extends Person {
    public Katherine() {
        super("Katherine");
    }

    @Override
    void showHobby(Hobby hobby) {
        hobby.insert(this);
    }
}

class FoodImpl implements Hobby {
    public void insert(Hearen hearen) {
        out.println(hearen.name + " start to eat bread");
    }
    public void insert(Katherine katherine) {
        out.println(katherine.name + " start to eat mango");
    }
}

我不理解这种模式，直到我看到bob叔叔的文章和评论。 考虑下面的代码:

public class Employee
{
}

public class SalariedEmployee : Employee
{
}

public class HourlyEmployee : Employee
{
}

public class QtdHoursAndPayReport
{
    public void PrintReport()
    {
        var employees = new List<Employee>
        {
            new SalariedEmployee(),
            new HourlyEmployee()
        };
        foreach (Employee e in employees)
        {
            if (e is HourlyEmployee he)
                PrintReportLine(he);
            if (e is SalariedEmployee se)
                PrintReportLine(se);
        }
    }

    public void PrintReportLine(HourlyEmployee he)
    {
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("hours");
    }
    public void PrintReportLine(SalariedEmployee se)
    {
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("fix");
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        new QtdHoursAndPayReport().PrintReport();
    }
}

虽然它看起来很好，因为它确认了单一责任，但它违反了开放/封闭原则。每次你有新的员工类型，你将不得不添加如果与类型检查。如果你不知道，在编译时你永远也不会知道。

使用访问者模式，你可以让你的代码更干净，因为它不违反开放/关闭原则，也不违反单一责任。如果你忘记实现visit，它将不会编译:

public abstract class Employee
{
    public abstract void Accept(EmployeeVisitor v);
}

public class SalariedEmployee : Employee
{
    public override void Accept(EmployeeVisitor v)
    {
        v.Visit(this);
    }
}

public class HourlyEmployee:Employee
{
    public override void Accept(EmployeeVisitor v)
    {
        v.Visit(this);
    }
}

public interface EmployeeVisitor
{
    void Visit(HourlyEmployee he);
    void Visit(SalariedEmployee se);
}

public class QtdHoursAndPayReport : EmployeeVisitor
{
    public void Visit(HourlyEmployee he)
    {
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("hourly");
        // generate the line of the report.
    }
    public void Visit(SalariedEmployee se)
    {
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("fix");
    } // do nothing

    public void PrintReport()
    {
        var employees = new List<Employee>
        {
            new SalariedEmployee(),
            new HourlyEmployee()
        };
        QtdHoursAndPayReport v = new QtdHoursAndPayReport();
        foreach (var emp in employees)
        {
            emp.Accept(v);
        }
    }
}

class Program
{

    public static void Main(string[] args)
    {
        new QtdHoursAndPayReport().PrintReport();
    }       
}  
}

神奇的是，虽然v.Visit(this)看起来一样，但实际上是不同的，因为它调用不同的访问者重载。