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深入淺出 Java 訪問者模式：解耦操作與對象結構的藝術

編輯：Java 相關知識

引言：為什麼需要訪問者模式？

在軟體開發中，我們經常面臨這樣的場景：一個已經穩定的類層次結構（例如抽象語法樹、文檔對象模型）需要不斷增加新的操作。如果直接在原有類中添加方法，不僅違反「開閉原則」，還會導致類膨脹、職責不清，且每次新增操作都要修改所有相關類，維護成本極高。

訪問者模式正是為了解決這一問題而生。它允許我們在不修改現有類結構的前提下，通過引入「訪問者」來定義作用於對象結構中各元素的新操作。這使得操作與數據結構分離，系統更具擴展性。

核心概念與結構

根據《設計模式》一書，訪問者模式包含以下五大角色：

訪問者角色：聲明一個 visit() 操作接口，參數為具體元素類型，以便訪問者直接調用元素的特定接口。
具體訪問者角色：實現每個 visit() 操作，封裝具體的業務邏輯（如字符串生成、編譯、類型檢查等）。
元素角色：定義 accept(Visitor v) 方法，作為訪問入口。
具體元素角色：實現 accept()，通常調用 v.visit(this) 實現雙重分派。
對象結構角色：必備角色，能枚舉元素、提供高層接口允許訪問者遍歷，可以是組合模式結構或集合（如 List、Set）。

代碼示例：花朵與訪問者

以下示例展示如何為不可修改的 Flower 層次結構添加「字符串表示」與「蜜蜂授粉」兩種操作：

// 訪問者接口
interface Visitor {
    void visit(Gladiolus g);
    void visit(Runuculus r);
    void visit(Chrysanthemum c);
}

// 元素接口
interface Flower {
    void accept(Visitor v);
}

// 具體元素
class Gladiolus implements Flower {
    public void accept(Visitor v) { v.visit(this); }
}
class Runuculus implements Flower {
    public void accept(Visitor v) { v.visit(this); }
}
class Chrysanthemum implements Flower {
    public void accept(Visitor v) { v.visit(this); }
}

// 具體訪問者：生成字符串
class StringVal implements Visitor {
    String s;
    public String toString() { return s; }
    public void visit(Gladiolus g) { s = "Gladiolus"; }
    public void visit(Runuculus r) { s = "Runuculus"; }
    public void visit(Chrysanthemum c) { s = "Chrysanthemum"; }
}

// 具體訪問者：模擬蜜蜂行為
class Bee implements Visitor {
    public void visit(Gladiolus g) { System.out.println("Bee and Gladiolus"); }
    public void visit(Runuculus r) { System.out.println("Bee and Runuculus"); }
    public void visit(Chrysanthemum c) { System.out.println("Bee and Chrysanthemum"); }
}

// 對象結構（簡化為 List）
List<Flower> flowers = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) flowers.add(FlowerGenerator.newFlower());

// 客戶端使用
Visitor visitor = new StringVal();
for (Flower f : flowers) {
    f.accept(visitor);
    System.out.println(visitor);
}