C# 设计模式（行为型模式）：访问者模式

C# 设计模式（行为型模式）：访问者模式

在复杂的系统中，我们可能需要对一组对象执行不同的操作，而这些操作往往会根据对象的类型有所不同。访问者模式（Visitor Pattern）是一种行为型设计模式，它可以帮助我们将数据结构与操作解耦，使得新增操作变得更加灵活。

访问者模式的定义

访问者模式是一种将操作与其作用的对象结构分离的设计模式。它通过为对象结构增加一个访问者（Visitor）对象，将需要对数据结构进行的操作从数据结构本身分离出来。

访问者模式的结构

访问者模式通常由以下几个部分组成：

1. Visitor（访问者）： 定义对元素进行访问的操作接口。
2. ConcreteVisitor（具体访问者）： 实现访问者接口，定义对每种具体元素的操作。
3. Element（元素）： 定义一个接受访问者的方法（Accept），允许访问者访问自身。
4. ConcreteElement（具体元素）： 实现接受操作，并将自身作为参数传递给访问者。
5. ObjectStructure（对象结构）： 管理元素的集合，并提供遍历元素的功能。

示例：公司员工的薪资计算

我们以计算不同类型员工的薪资为例：

• 普通员工的薪资按基本工资计算。
• 部门经理的薪资需要额外加上绩效奖金。

代码实现

using System;
using System.Collections.Generic;

// 访问者接口
public interface IVisitor
{
    void Visit(Employee employee);
    void Visit(Manager manager);
}

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

// 普通员工类
public class Employee : IElement
{
    public string Name { get; set; }
    public double Salary { get; set; } // 基本工资

    public Employee(string name, double salary)
    {
        Name = name;
        Salary = salary;
    }

    public void Accept(IVisitor visitor)
    {
        visitor.Visit(this);
    }
}

// 部门经理类
public class Manager : IElement
{
    public string Name { get; set; }
    public double Salary { get; set; } // 基本工资
    public double Bonus { get; set; } // 绩效奖金

    public Manager(string name, double salary, double bonus)
    {
        Name = name;
        Salary = salary;
        Bonus = bonus;
    }

    public void Accept(IVisitor visitor)
    {
        visitor.Visit(this);
    }
}

// 具体访问者：薪资计算器
public class SalaryCalculator : IVisitor
{
    public void Visit(Employee employee)
    {
        Console.WriteLine($"员工 {employee.Name} 的薪资是：{employee.Salary}");
    }

    public void Visit(Manager manager)
    {
        Console.WriteLine($"经理 {manager.Name} 的薪资是：{manager.Salary + manager.Bonus}");
    }
}

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

    public void AddElement(IElement element)
    {
        _elements.Add(element);
    }

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

// 测试代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建公司对象结构
        Company company = new Company();
        company.AddElement(new Employee("张三", 5000));
        company.AddElement(new Manager("李四", 8000, 2000));

        // 创建访问者
        SalaryCalculator calculator = new SalaryCalculator();

        // 计算薪资
        company.ShowSalaries(calculator);
    }
}

输出结果

员工 张三 的薪资是：5000
经理 李四 的薪资是：10000

访问者模式的优缺点

优点

1. 符合单一职责原则： 将数据结构和操作解耦。
2. 扩展性好： 增加新的访问者时，无需修改数据结构。
3. 灵活性高： 可以在不修改元素类的前提下，为对象结构增加新的操作。

缺点

1. 违反开闭原则： 如果需要修改元素类，则需要修改所有相关代码。
2. 实现复杂： 对象结构和访问者之间的依赖关系较复杂。
3. 双分派问题： 在访问者和元素之间引入了双分派机制，可能导致性能开销。

适用场景

1. 对象结构稳定，但需要频繁增加新操作。
2. 不同类型的对象需要执行不同的操作，并且这些操作易于变化。

总结

访问者模式将操作从对象结构中分离出来，通过访问者对对象进行扩展和操作，特别适用于对象结构稳定但操作多变的场景。在实际开发中，例如编译器中的抽象语法树遍历、报表生成等场景，都可以考虑使用访问者模式。