面试题：Java访问者模式与其他设计模式的对比及适用场景分析

设计意图

访问者模式：主要用于分离数据结构和对数据结构中元素的操作。使得新增对数据结构元素的操作变得容易，而不需要修改数据结构本身。例如，一个由多种图形（如圆形、矩形）组成的图形结构，当需要新增计算图形面积、周长等不同操作时，使用访问者模式可在不修改图形类的前提下实现。

// 抽象元素类
abstract class Element {
    public abstract void accept(Visitor visitor);
}
// 具体元素类1
class Circle extends Element {
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}
// 具体元素类2
class Rectangle extends Element {
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
}
// 抽象访问者
interface Visitor {
    void visit(Circle circle);
    void visit(Rectangle rectangle);
}
// 具体访问者1，计算面积
class AreaVisitor implements Visitor {
    @Override
    public void visit(Circle circle) {
        // 计算圆形面积逻辑
    }
    @Override
    public void visit(Rectangle rectangle) {
        // 计算矩形面积逻辑
    }
}

策略模式：定义一系列算法，将每个算法封装起来，并使它们可以相互替换。其目的是让算法的变化独立于使用算法的客户。比如，一个支付系统，有多种支付方式（如微信支付、支付宝支付），每种支付方式就是一个具体策略。

// 抽象策略
interface PaymentStrategy {
    void pay(double amount);
}
// 具体策略1，微信支付
class WeChatPayment implements PaymentStrategy {
    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("使用微信支付：" + amount);
    }
}
// 具体策略2，支付宝支付
class AlipayPayment implements PaymentStrategy {
    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("使用支付宝支付：" + amount);
    }
}
// 上下文
class ShoppingCart {
    private PaymentStrategy paymentStrategy;
    public ShoppingCart(PaymentStrategy paymentStrategy) {
        this.paymentStrategy = paymentStrategy;
    }
    public void pay(double amount) {
        paymentStrategy.pay(amount);
    }
}

观察者模式：定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。例如，新闻发布系统，当有新新闻发布时，所有订阅该新闻的用户会收到通知。

// 抽象主题
interface Subject {
    void registerObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers();
}
// 具体主题
class NewsPublisher implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private String news;
    @Override
    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }
    @Override
    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(news);
        }
    }
    public void publishNews(String news) {
        this.news = news;
        notifyObservers();
    }
}
// 抽象观察者
interface Observer {
    void update(String news);
}
// 具体观察者，用户
class User implements Observer {
    private String name;
    public User(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void update(String news) {
        System.out.println(name + " 收到新闻：" + news);
    }
}

结构特点

访问者模式：包含抽象元素、具体元素、抽象访问者和具体访问者。元素类有接受访问者的方法，访问者类有针对不同元素的访问方法。元素结构和操作解耦。
策略模式：由抽象策略、具体策略和上下文组成。上下文持有一个抽象策略的引用，通过组合方式使用具体策略。强调算法的可替换性。
观察者模式：有抽象主题、具体主题、抽象观察者和具体观察者。主题维护观察者列表，通过通知方法告知观察者状态变化。重点在于对象间的依赖关系。

适用场景

访问者模式：适用于数据结构相对稳定，但对数据结构中元素的操作经常变化的场景。例如编译器的语义分析阶段，语法树结构稳定，但不同的语义检查操作可以通过访问者模式实现。
策略模式：当有多种算法变体，并且希望在运行时根据不同情况选择不同算法时使用。比如电商系统中不同促销策略的选择。
观察者模式：用于当一个对象状态改变需要通知多个其他对象，并且这些对象对该状态改变做出响应的场景。如消息推送系统、股票价格监控系统等。

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面试题：Java访问者模式与其他设计模式的对比及适用场景分析

知识考点

面试题答案

设计意图

结构特点

适用场景