访问者（Visitor）

意图

表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，它使你可以在不改变各元素的类的前提下，定义作用于这些元素的新操作。

结构

访问者结构图

适用性

• 一个对象结构包含很多类对象，它们有不同的接口，而你想对这些对象实施一些依赖于其具体类的操作；
• 需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而你想避免让这些操作“污染”这些对象的类；
• 定义对象结构的类很少改变，但经常需要在此结构上定义新的操作。

优缺点

• 访问者模式使得易于增加新的操作，仅需增加一个新的访问者即可在一个对象结构上定义一个新的操作；
• 相关的行为被集中在访问者中，无关的行为被分散到各自的访问者子类中；
• 每增加一个新的Element类，就需要在Visitor及其子类中添加新的操作；
• 通过类层次进行访问，可以访问具有不同父类的对象，可以对Visitor增加任意类型的对象；
• 当访问者访问对象结构中每一个元素时，它能够积累状态；
• 访问者通常需要访问每一个元素的内部状态，因此很可能会破坏元素的封装性。

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示例

一个编译器将源代码转换为抽象语法树之后，需要对该抽象语法树中的各个节点（变量节点，赋值节点等）进行类型检查（TypeCheck）、格式打印（PrettyPrint）及扩展的各种操作。

实现（C#）

using System;

public abstract class Node
{
    public abstract void Accept(NodeVisitor visitor);
}

public class VariableRefNode : Node
{
    public override void Accept(NodeVisitor visitor)
    {
        visitor.VisitVariableRefNode(this);
    }
}

public class AssignmentNode : Node
{
    public override void Accept(NodeVisitor visitor)
    {
        visitor.VisitAssignmentNode(this);
    }
}

public abstract class NodeVisitor
{
    public abstract void VisitVariableRefNode(VariableRefNode node);
    public abstract void VisitAssignmentNode(AssignmentNode node);
}

// 1. 类型检查
public class TypeCheckingVisitor : NodeVisitor
{
    public override void VisitVariableRefNode(VariableRefNode node)
    {
        Console.WriteLine("类型检查「变量表达式」..");
    }

    public override void VisitAssignmentNode(AssignmentNode node)
    {
        Console.WriteLine("类型检查「赋值表达式」..");
    }
}

// 2. 格式打印
public class PrettyPrintingVisitor : NodeVisitor
{
    public override void VisitVariableRefNode(VariableRefNode node)
    {
        Console.WriteLine("格式打印「变量表达式」..");
    }

    public override void VisitAssignmentNode(AssignmentNode node)
    {
        Console.WriteLine("格式打印「赋值表达式」..");
    }
}

public class App
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        // 模拟一个对象结构
        Node[] objectStructure = { new VariableRefNode(), new AssignmentNode() };

        // 1. 类型检查
        objectStructure.Accept(new TypeCheckingVisitor());

        // 2. 格式打印
        objectStructure.Accept(new PrettyPrintingVisitor());
    }
}

public static class NodeExtensions
{
    public static void Accept(this Node[] nodes, NodeVisitor visitor)
    {
        foreach(Node node in nodes)
        {
            node.Accept(visitor);
        }
    }
}

// 控制台输出：
//  类型检查「变量表达式」..
//  类型检查「赋值表达式」..
//  格式打印「变量表达式」..
//  格式打印「赋值表达式」..