访问者模式：从理论到实践

访问者模式是一种软件设计模式，其核心思想是通过封装操作，实现对数据结构的灵活扩展。这种模式在软件开发中广泛应用，尤其是在需要对已有代码库进行扩展时，能够有效避免对原有代码的修改。

访问者模式的定义

访问者模式的核心思想是：在不改变数据结构的前提下，定义新的操作。具体而言，访问者模式通过定义一个接口（Visitor），将对数据结构中各元素的操作封装进去。这样，系统的核心逻辑可以保持不变，而新增的功能可以通过实现不同的访问者类来实现。

以科学家接受采访的情景为例：访谈流程是固定的，包括三个部分：学校经历、工作经历和科研成果。但不同记者的采访内容会有所不同。这种变化可以通过访问者模式实现：定义一个Visitor接口，分别在每个访问者类中实现对应的采访方法。

访问者模式的实现

###Visitor接口Visitor接口定义了所有可能的访问操作。例如：

public interface Visitor {    void askSchoolExperience(String name);    void askWorkExperience(String name);    void askScienceAchievement(String name);}

###具体访问者类每个具体的访问者类实现Visitor接口，定义自己的访问逻辑。例如，新华社的记者可能更关心科研成果，而青年报的记者可能更关注精神层面的东西。

public class XinhuaVisitor implements Visitor {    @Override    public void askSchoolExperience(String name) {        System.out.println("请问" + name + "：在学校取得的最大成就是什么？");    }    //其他方法类似...}

###被访问者类被访问者类（Element）通过一个accept方法接收访问者对象。例如，科学家的类可以有一个accept方法，将访问者传递给内部逻辑。

public class Scientist {    private Visitor visitor;    private String name;        public Scientist(String name) {        this.name = name;    }        public void accept(Visitor visitor) {        this.visitor = visitor;    }        public void interview() {        visitor.askSchoolExperience(name);        visitor.askWorkExperience(name);        visitor.askScienceAchievement(name);    }}

###访问过程通过上述实现，可以看到访问者模式的核心逻辑：访问者通过interface定义了操作，具体访问者实现这些操作，被访问者通过accept方法将访问者接收进来，最后在interview方法中调用访问者的操作。

这种设计使得访谈流程固定不变，而采访内容的变化可以通过不同的访问者实现。

访问者模式的实际应用

###文件树遍历在JDK中，FileVisitor接口定义了文件遍历的操作。不同的遍历器可以实现不同的操作，比如统计文件数或打印文件名。

public interface FileVisitor {    FileVisitResult preVisitDirectory(T dir, BasicFileAttributes attrs);    FileVisitResult visitFile(T file, BasicFileAttributes attrs);    FileVisitResult postVisitDirectory(T dir, IOException exc);}

###字节码修改（ASM）ASM框架中的ClassVisitor类通过继承FileVisitor接口，实现了对字节码的修改。ClassReader类作为被访问者，负责读取和解析字节码。

public class ClassReader {    public ClassReader(byte[] classfile) {        //解析字节码并存储为Class对象    }        public ClassVisitor accept(ClassVisitor visitor) {        //调用visitor的各个方法        visitor.visitClass(...);        return visitor;    }}

ClassWriter类则是ClassVisitor的实现类，负责输出修改后的字节码。

public class ClassWriter implements ClassVisitor {    public ClassWriter(ClassVisitor visitor) {        //初始化    }        @Override    public ClassVisitor visitClass(...) {        //修改字节码        return this;    }        //其他方法类似...}

这种设计使得字节码的修改与原有框架无关，提高了扩展性。

当然使用访问者模式

访问者模式在以下场景下表现出色：

需要对已有代码库进行扩展，而无需修改原有代码。

需要支持多种操作，但核心逻辑保持不变。

需要通过参数传递状态或行为，但不想改变已有结构。

###优点

高可维护性：固定不变的逻辑只需修改访问者类。

灵活扩展性：新增功能只需添加新的访问者类。

减少耦合度：减少被访问者与访问者之间的依赖。

###缺点

增加了复杂性：引入多个类需要更多的管理。

被访问者难以扩展：一旦被访问者结构固定，修改难度大。

参考资料

《设计模式》

JDK的FileVisitor接口

ASM框架文档

访问者模式是一种强大的设计模式，其核心在于通过抽象化的接口实现灵活的扩展。如果你的项目需要对已有代码进行扩展，而无需频繁修改核心逻辑，那么访问者模式绝对值得考虑。

转载地址：http://riakz.baihongyu.com/

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