在物件導向系統中，我們經常需要對複雜的資料結構執行不同的操作。如果將操作邏輯直接嵌入資料結構內部，不僅會增加類別的複雜性，還會導致程式碼難以維護和擴展。訪客模式（Visitor Pattern）透過將操作與資料結構分離，為這些結構定義新的操作提供了一種優雅的方式。 本文將詳細介紹訪客模式的概念、與其他模式的差異、解決的問題、Golang中的實作範例，以及在實際開發中的應用和注意事項。

什麼是訪客模式（Visitor Pattern）？

訪客模式是一種行為型設計模式，它允許我們將操作與物件結構分離。在訪客模式中，訪客（Visitor）定義了要對物件執行的操作，而物件結構本身只需要接受訪問者的存取。這樣可以在不修改原有物件結構的情況下，為其新增新的操作。

訪客模式的組成部分

1. 訪客介面（Visitor）：定義存取元素的方法，針對不同元素類型有不同的存取方法。
2. 具體訪客（Concrete Visitor）：實現訪問者接口，定義具體的操作邏輯。
3. 元素介面（Element）：定義接受訪問者的方法，供具體元素實現。
4. 具體元素（Concrete Element）：實作元素接口，並在其中呼叫訪問者的方法。

訪客模式與其他模式的區別

1. 策略模式（Strategy Pattern）

• 目標：策略模式透過不同的演算法實現替換同一類操作的行為。
• 差別：策略模式主要用於演算法的替換，而訪客模式用於在不修改類別的情況下增加新操作。
  策略模式具體可查看文章：深入解析Go設計模式之策略模式（Strategy Pattern）在Golang中的實現與應用

2. 命令模式（Command Pattern）

• 目標：命令模式將請求封裝為對象，支援撤銷和排隊等功能。
• 差別：命令模式封裝的是具體請求，而訪客模式將操作與資料結構分離，並支援不同類型的物件。
  命令模式具體可查看文章：選擇深入解析Go設計模式之命令模式（Command Pattern）在Golang中的實作與應用深入解析Go設計模式之命令模式（Command Pattern）在Golang中的實作與應用

3. 迭代器模式（Iterator Pattern）

• 目標：迭代器模式用於順序存取集合中的元素，而不暴露其內部結構。

• 差別：迭代器模式用於遍歷集合，而訪客模式用於定義新的操作邏輯。
  迭代器模式具體可查看文章：深入解析Go設計模式之迭代器模式（Iterator Pattern）在Golang中的實作與應用

訪客模式解決了什麼問題？

1. 分離操作與資料結構：訪客模式將操作與資料結構分離，避免修改原有類別的程式碼。
2. 增加新操作的靈活性：可以透過新增訪客類別來實現新操作，而無需修改已有資料結構。
3. 簡化類別結構：將操作邏輯移出類別本身，使資料結構類別更簡潔。

訪客模式的應用程式場景

1. 編譯器的語法樹遍歷：對語法樹中的不同節點執行不同的操作。
2. 檔案系統掃描：根據檔案類型執行不同的操作，例如壓縮或加密。
3. 報表產生系統：對不同類型的財務資料執行不同的統計和計算操作。
4. 物件結構的批次操作：如對一組不同類型的設備執行不同的維護操作。

Golang中的訪客模式實現

下面我們透過一個具體的圖形繪製系統範例展示如何在Golang中實作訪客模式。系統中有不同類型的圖形物件（如圓形和矩形），訪客模式允許我們在不修改這些圖形類別的情況下，為它們添加新的操作（如繪製或計算面積）。

範例：圖形繪製系統

1. 定義訪客介面

package main

 import "fmt"

// Visitor 介面：定義存取不同圖形的操作
type Visitor interface {
    VisitCircle(c *Circle)
    VisitRectangle(r *Rectangle)
}

2. 定義元素介面

// Shape 介面：定義接受訪問者的方法
type Shape interface {
    Accept(v Visitor)
}

3. 實現具體元素（圓形和矩形）

// Circle 結構體：特定元素，表示一個圓形
type Circle struct {
	Radius float64
}

// Accept 方法：接受訪問者
func (c *Circle) Accept(v Visitor) {
	v.VisitCircle(c)
} 

// Rectangle結構體：特定元素，表示一個矩形
type Rectangle struct {
	Width float64 
	Height float64 
} 

// Accept 方法：接受訪問者
func (r *Rectangle) Accept(v Visitor) { 
	v.VisitRectangle(r) 
}

4. 實現具體訪客

// DrawVisitor 結構體：具體訪問者，實作繪製操作
type DrawVisitor struct{} 

func (d *DrawVisitor) VisitCircle(c *Circle) {
	fmt.Printf("Drawing a circle with radius %.2f\n", c. Radius) 
} 

func (d *DrawVisitor) VisitRectangle(r *Rectangle) { 
	fmt.Printf("Drawing a rectangle with width %.2f and height %.2f\n", r.Width, r.Height) 
} 

// AreaVisight結構體：具體訪客，實作計算面積操作
type AreaVisitor struct{} 

func (a *AreaVisitor) VisitCircle(c *Circle) { 
	area := 3.14 * c.Radius * c.Radius 
	fmt.Printf("Area of the circle : %.2f\n", area) 
} 

func (a *AreaVisitor) VisitRectangle(r *Rectangle) { 
	area := r.Width * r.Height 
	fmt.Printf("Area of the rectangle: %.2f\n" , area) 
}

5. 使用訪客模式的範例程式碼

func main() { 
	// 建立特定元素
	circle := &Circle{Radius: 5} 
	rectangle := &Rectangle{Width: 4, Height: 3} 
	
	// 建立訪客
	drawVisitor := &DrawVisitor{}
	areaVisitor := &AVisrea 
	
	// 使用繪製訪客
	fmt.Println("Drawing shapes:") 
	circle.Accept(drawVisitor)
	rectangle.Accept(drawVisitor) 
	
	// 使用面積計算訪客
	fmt.Println("\nCalculating areas:")
	circle.Accept(areaVisitor.Println("\nCalculating areas:")
	circle.Accept(areaVisitor ) 
	rectangle.Accept(areaVisitor) 
}

輸出

Drawing shapes:
Drawing a circle with radius 5.00
Drawing a rectangle with width 4.00 and height 3.00

Calculating areas:
Area of the circle: 78.50
Area of the rectangle: 12.00

程式碼解析

1. Visitor 介面：定義了存取圓形和矩形的方法。
2. Shape 介面：定義了Accept方法，供具體元素實現。
3. Circle 和Rectangle 結構體：具體元素，實現了Accept方法。
4. DrawVisitor 與AreaVisitor 結構體：具體訪客，分別實現了繪製和計算面積的操作。
5. main 函數：展示如何使用訪客模式對圖形進行繪製和麵積計算。

實際開發中的應用

1. 編譯器：訪客模式用於遍歷語法樹並產生目標程式碼。
2. 檔案系統：根據檔案類型執行不同的操作，例如壓縮或加密。
3. 業務報表系統：根據不同類型的資料產生不同的報表。
4. 設備維護系統：對不同類型的設備執行不同的維護操作。

使用訪客模式的注意事項

1. 元素類別的數量增加：每次新增訪客都需要修改元素類別的Accept方法，可能會導致程式碼複雜度增加。
2. 訪客與元素的耦合：訪客需要了解元素的內部結構，可能會導致一定的耦合性。
3. 不適用於頻繁變化的類：如果元素類別結構頻繁變化，使用訪客模式會增加維護成本。

訪客模式與策略模式的對比

總結

訪客模式是一種強大的設計模式，適用於需要對物件結構進行不同操作的場景。透過訪客模式，我們可以在不修改資料結構的情況下，為其新增新的操作邏輯。在Golang中，透過介面和結構體的組合，可以輕鬆實現訪客模式，並應用於編譯器、檔案系統和業務報表等場景。在實際開發中，合理使用訪客模式可以提高程式碼的可擴展性和可維護性，但需要注意其適用場景和可能帶來的複雜性。如果在專案中需要對物件結構執行不同的操作，訪問者模式將是一個非常合適的選擇。

參考連結

• Design Patterns - Visitor
• Go Design Patterns