23种设计模式之《访问者模式（Visitor）》在c#中的应用及理解

程序设计中的主要设计模式通常分为三大类，共23种：

1. 创建型模式（Creational Patterns）

• 单例模式（Singleton）：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。

• 工厂方法模式（Factory Method）：定义创建对象的接口，由子类决定实例化哪个类。

• 抽象工厂模式（Abstract Factory）：提供一个创建一系列相关或依赖对象的接口，而无需指定具体类。

• 建造者模式（Builder）：将一个复杂对象的构建与其表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示。

• 原型模式（Prototype）：通过复制现有对象来创建新对象。

2. 结构型模式（Structural Patterns）

• 适配器模式（Adapter）：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。

• 桥接模式（Bridge）：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。

• 组合模式（Composite）：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。

• 装饰器模式（Decorator）：动态地给对象添加职责，相比生成子类更为灵活。

• 外观模式（Facade）：为子系统中的一组接口提供一个统一的接口。

• 享元模式（Flyweight）：通过共享技术有效地支持大量细粒度对象。

• 代理模式（Proxy）：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

3. 行为型模式（Behavioral Patterns）

• 责任链模式（Chain of Responsibility）：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者与接收者耦合。

• 命令模式（Command）：将请求封装为对象，使你可以用不同的请求对客户进行参数化。

• 解释器模式（Interpreter）：给定一个语言，定义其文法的一种表示，并定义一个解释器。

• 迭代器模式（Iterator）：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部表示。

• 中介者模式（Mediator）：定义一个中介对象来封装一系列对象之间的交互。

• 备忘录模式（Memento）：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。

• 观察者模式（Observer）：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象改变状态时，所有依赖者都会收到通知并自动更新。

• 状态模式（State）：允许对象在其内部状态改变时改变其行为。

• 策略模式（Strategy）：定义一系列算法，将它们封装起来，并使它们可以互相替换。

• 模板方法模式（Template Method）：定义一个操作中的算法骨架，将一些步骤延迟到子类中。

• 访问者模式（Visitor）：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，使你可以在不改变各元素类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

4.访问者模式（Visitor Pattern）解释

访问者模式是一种行为设计模式，它允许你将算法与对象结构分离。通过这种方式，你可以在不修改对象结构的情况下，向对象结构中添加新的操作。

访问者模式的核心思想是：定义一个访问者接口，该接口包含了一组访问不同元素的方法。每个具体元素类都实现了一个接受访问者的方法，该方法将自身传递给访问者。访问者通过调用这些方法，对元素进行操作。

访问者模式的主要组成部分包括：

1. ​Visitor（访问者）​：定义了对每个具体元素类的访问操作。
2. ​ConcreteVisitor（具体访问者）​：实现了访问者接口，具体定义了如何访问每个元素。
3. ​Element（元素）​：定义了一个接受访问者的接口。
4. ​ConcreteElement（具体元素）​：实现了元素接口，具体定义了如何接受访问者。
5. ​ObjectStructure（对象结构）​：包含了一组元素，通常是一个集合，可以遍历这些元素并让访问者访问它们。

5.C# 实现访问者模式的演示代码

csharp

using System;
using System.Collections.Generic;

// 访问者接口
public interface IVisitor
{
    void VisitConcreteElementA(ConcreteElementA element);
    void VisitConcreteElementB(ConcreteElementB element);
}

// 具体访问者A
public class ConcreteVisitorA : IVisitor
{
    public void VisitConcreteElementA(ConcreteElementA element)
    {
        Console.WriteLine("ConcreteVisitorA visited ConcreteElementA: " + element.OperationA());
    }

    public void VisitConcreteElementB(ConcreteElementB element)
    {
        Console.WriteLine("ConcreteVisitorA visited ConcreteElementB: " + element.OperationB());
    }
}

// 具体访问者B
public class ConcreteVisitorB : IVisitor
{
    public void VisitConcreteElementA(ConcreteElementA element)
    {
        Console.WriteLine("ConcreteVisitorB visited ConcreteElementA: " + element.OperationA());
    }

    public void VisitConcreteElementB(ConcreteElementB element)
    {
        Console.WriteLine("ConcreteVisitorB visited ConcreteElementB: " + element.OperationB());
    }
}

// 元素接口
public interface IElement
{
    void Accept(IVisitor visitor);
}

// 具体元素A
public class ConcreteElementA : IElement
{
    public void Accept(IVisitor visitor)
    {
        visitor.VisitConcreteElementA(this);
    }

    public string OperationA()
    {
        return "OperationA";
    }
}

// 具体元素B
public class ConcreteElementB : IElement
{
    public void Accept(IVisitor visitor)
    {
        visitor.VisitConcreteElementB(this);
    }

    public string OperationB()
    {
        return "OperationB";
    }
}

// 对象结构
public class ObjectStructure
{
    private List<IElement> elements = new List<IElement>();

    public void Attach(IElement element)
    {
        elements.Add(element);
    }

    public void Detach(IElement element)
    {
        elements.Remove(element);
    }

    public void Accept(IVisitor visitor)
    {
        foreach (var element in elements)
        {
            element.Accept(visitor);
        }
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建对象结构
        ObjectStructure objectStructure = new ObjectStructure();
        objectStructure.Attach(new ConcreteElementA());
        objectStructure.Attach(new ConcreteElementB());

        // 创建访问者
        IVisitor visitorA = new ConcreteVisitorA();
        IVisitor visitorB = new ConcreteVisitorB();

        // 访问者访问对象结构
        objectStructure.Accept(visitorA);
        objectStructure.Accept(visitorB);
    }
}

6.代码说明

1. ​IVisitor 接口：定义了两个方法 VisitConcreteElementA 和 VisitConcreteElementB，分别用于访问 ConcreteElementA 和 ConcreteElementB。

2. ​ConcreteVisitorA 和 ConcreteVisitorB：实现了 IVisitor 接口，分别定义了如何访问 ConcreteElementA 和 ConcreteElementB。

3. ​IElement 接口：定义了一个 Accept 方法，用于接受访问者。

4. ​ConcreteElementA 和 ConcreteElementB：实现了 IElement 接口，分别定义了如何接受访问者，并调用访问者的相应方法。

5. ​ObjectStructure 类：包含了一个元素列表，可以添加、移除元素，并允许访问者访问这些元素。

6. ​客户端代码：创建了一个对象结构，并向其中添加了两个具体元素。然后创建了两个具体访问者，并让它们访问对象结构中的元素。

7.运行结果

ConcreteVisitorA visited ConcreteElementA: OperationA
ConcreteVisitorA visited ConcreteElementB: OperationB
ConcreteVisitorB visited ConcreteElementA: OperationA
ConcreteVisitorB visited ConcreteElementB: OperationB

8.总结

访问者模式通过将操作与对象结构分离，使得在不修改对象结构的情况下，可以轻松地添加新的操作。这在需要对复杂对象结构进行多种操作时非常有用。