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Java 設計模式：訪問者模式深度解析與實戰

編輯：Java 相關知識

模式動機：集合中的類型擦除痛點

Java 集合（Collection、List、Map）存儲的是 Object 參考。取出元素時，編譯期類型資訊丟失，若要針對不同類型執行不同邏輯，往往陷入 instanceof + 強制轉型的「判斷地獄」：


// 反模式：充滿 instanceof 的處理邏輯
Iterator it = collection.iterator();
while (it.hasNext()) {
    Object o = it.next();
    if (o instanceof Collection)      handleCollection((Collection)o);
    else if (o instanceof String)     handleString((String)o);
    else if (o instanceof Float)      handleFloat((Float)o);
    else                              handleDefault(o);
}

缺點：違反開閉原則——新增類型需修改遍歷邏輯；職責分散——同一類型的處理邏輯分散在各處。

訪問者模式核心思想

將資料結構（元素）與作用於其上的操作（訪問者）分離。在不修改元素類別的前提下，定義新的操作。

雙重分派機制

訪問者模式利用雙重分派實現「元素類型 + 訪問者類型」決定具體執行邏輯：

客戶端呼叫 element.accept(visitor) —— 第一次分派，綁定具體元素類型
元素實作呼叫 visitor.visitConcreteElement(this) —— 第二次分派，綁定具體訪問者類型

角色結構

角色	介面/類別	關鍵方法
Visitor	介面	`visitConcreteElementA(A)`, `visitConcreteElementB(B)`...
ConcreteVisitor	實作類	實現各元素的具體操作邏輯
Visitable (Element)	介面	`accept(Visitor)`
ConcreteElement	實作類	實現 `accept` 呼叫對應的 `visitXxx`
ObjectStructure	類別	管理元素集合，提供遍歷入口

完整實戰程式碼

1. 訪問者介面


public interface Visitor {
    void visitCollection(Collection collection);
    void visitString(String string);
    void visitFloat(Float floatVal);
}

2. 可訪問元素介面


public interface Visitable {
    void accept(Visitor visitor);
}

3. 具體元素：包裝基本類型


public class ConcreteElement implements Visitable {
    private String value;
    
    public ConcreteElement(String value) { this.value = value; }
    public String getValue() { return value; }
    
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visitString(this); // 關鍵：雙重分派第二步
    }
}

// 同理可定義 CollectionElement、FloatElement 等

4. 具體訪問者：集中處理邏輯


public class ConcreteVisitor implements Visitor {
    @Override
    public void visitCollection(Collection collection) {
        Iterator it = collection.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Object o = it.next();
            if (o instanceof Visitable) { // 僅需判斷是否可訪問
                ((Visitable) o).accept(this);
            }
        }
    }
    
    @Override
    public void visitString(String string) {
        System.out.println("'" + string + "'");
    }
    
    @Override
    public void visitFloat(Float floatVal) {
        System.out.println(floatVal + "f");
    }
}

5. 客戶端使用


List elements = Arrays.asList(
    new ConcreteElement("Hello"),
    new ConcreteElement("World"),
    new FloatElement(3.14f)
);

Visitor visitor = new ConcreteVisitor();
for (Visitable e : elements) {
    e.accept(visitor);
}
// 輸出：'Hello'  'World'  3.14f

適用條件與權衡

適用	不適用
元素類型穩定（很少新增），但操作頻繁擴展	元素類型頻繁新增（每新增一類型需修改 Visitor 介面及所有實作）
需對結構中不同類型物件執行不相關操作	操作簡單、數量少，直接在元素類別加方法更清晰
物件結構複雜（樹狀、圖狀），需統一遍歷邏輯	結構單純（單層 List），for-each 即可

打破限制：反射技術實現動態訪問者

當元素類型也頻繁變動時，可利用 Java 反射動態查找 visitXxx 方法，避免修改 Visitor 介面：


public class ReflectiveVisitor implements Visitor {
    @Override
    public void visit(Object element) { // 單一通用入口
        try {
            Method method = getClass().getMethod("visit" + element.getClass().getSimpleName(), element.getClass());
            method.invoke(this, element);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            defaultVisit(element); // 找不到對應方法時的預設處理
        } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); }
    }
    
    // 保留具體 visitXxx 方法供反射調用
    public void visitString(String s) { System.out.println("'" + s + "'"); }
    public void visitInteger(Integer i) { System.out.println(i + "i"); }
    // ...
}