23种设计模式 - 访问者模式

模式定义

访问者模式（Visitor Pattern）是一种行为型设计模式，其核心是将作用于对象结构的操作与对象本身解耦，允许在不修改现有类的前提下定义新操作。该模式适用于需要为复杂对象结构（如数控系统的组件）添加多种独立功能的场景。

模式结构

抽象访问者（Visitor）

• 定义访问具体元素的接口（如 visitAxis、visitTool），每个方法对应一种具体元素类型。
  具体访问者（ConcreteVisitor）
• 实现抽象访问者的接口，定义对元素的具体操作（如诊断、维护）。
  抽象元素（Element）
• 声明 accept 方法，接受访问者对象作为参数。
  具体元素（ConcreteElement）
• 实现 accept 方法，调用访问者的对应方法（如 visitor.visitAxis(this)）。
  对象结构（ObjectStructure）
• 管理元素的集合（如机床的轴、刀具），提供遍历访问的方法。

适用场景

数控系统诊断：为机床的轴、刀具等组件添加状态检查、维护操作。
多类型数据处理：如生成加工报告、统计运行参数。
动态扩展功能：无需修改现有代码即可支持新操作（如新增安全检测）。

C++示例（数控系统场景）

场景说明：
数控机床包含多个组件（轴、刀具、冷却系统），维护工程师需要定期检查各部件状态。通过访问者模式，可以灵活添加诊断操作。

#include 
#include 

// 前向声明
class Axis;
class Tool;
class CoolingSystem;

// 抽象访问者：维护工程师
class MaintenanceVisitor {
public:
    virtual ~MaintenanceVisitor() = default;
    virtual void visitAxis(Axis* axis) = 0;
    virtual void visitTool(Tool* tool) = 0;
    virtual void visitCoolingSystem(CoolingSystem* cs) = 0;
};

// 具体访问者：诊断工程师
class DiagnosticVisitor : public MaintenanceVisitor {
public:
    void visitAxis(Axis* axis) override {
        std::cout << "检查轴：校准位置，检测磨损..." << std::endl;
    }
    void visitTool(Tool* tool) override {
        std::cout << "检查刀具：检查锋利度，清理碎屑..." << std::endl;
    }
    void visitCoolingSystem(CoolingSystem* cs) override {
        std::cout << "检查冷却系统：检测液位，清理管道..." << std::endl;
    }
};

// 抽象元素：机床组件
class MachineComponent {
public:
    virtual ~MachineComponent() = default;
    virtual void accept(MaintenanceVisitor& visitor) = 0;
};

// 具体元素：轴
class Axis : public MachineComponent {
public:
    void accept(MaintenanceVisitor& visitor) override {
        visitor.visitAxis(this);
    }
};

// 具体元素：刀具
class Tool : public MachineComponent {
public:
    void accept(MaintenanceVisitor& visitor) override {
        visitor.visitTool(this);
    }
};

// 具体元素：冷却系统
class CoolingSystem : public MachineComponent {
public:
    void accept(MaintenanceVisitor& visitor) override {
        visitor.visitCoolingSystem(this);
    }
};

// 对象结构：机床组件集合
class CNCSystem {
private:
    std::vector components;
public:
    void addComponent(MachineComponent* comp) {
        components.push_back(comp);
    }
    void performMaintenance(MaintenanceVisitor& visitor) {
        for (auto comp : components) {
            comp->accept(visitor);
        }
    }
};

int main() {
    CNCSystem system;
    system.addComponent(new Axis());
    system.addComponent(new Tool());
    system.addComponent(new CoolingSystem());

    DiagnosticVisitor diagEngineer;
    system.performMaintenance(diagEngineer);

    return 0;
}

代码解释
抽象访问者 MaintenanceVisitor 定义了对轴、刀具、冷却系统的访问接口[3][4][6]。
具体访问者 DiagnosticVisitor 实现了具体的诊断逻辑[3][4][6]。
具体元素（如 Axis）通过 accept 方法将自身传递给访问者[3][4][6]。
对象结构 CNCSystem 管理所有组件，并触发批量访问操作[3][4][6]。

输出结果：

检查轴：校准位置，检测磨损...
检查刀具：检查锋利度，清理碎屑...
检查冷却系统：检测液位，清理管道...

模式优势

扩展性强：新增操作只需添加访问者类，无需修改元素类。
职责分离：将操作逻辑从组件中解耦，符合单一职责原则。