🧳 訪問者模式（Visitor Pattern）深度解析

——以Unity實現靈活數據操作與跨系統交互為核心案例

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一、模式本質與核心價值

核心目標：
? 分離數據結構與數據操作，支持在不修改元素類的前提下定義新操作
? 集中相關操作，避免污染元素類代碼
? 實現雙重分派，動態選擇元素處理方法

關鍵術語：

• Visitor（訪問者接口）：聲明訪問各類元素的接口
• ConcreteVisitor（具體訪問者）：實現特定操作的訪問邏輯
• Element（元素接口）：定義接受訪問者的方法
• ObjectStructure（對象結構）：維護元素集合，提供遍歷接口

數學表達：
設元素集合E = {e?, e?, …, e?}，訪問者V，則操作執行過程為：
?e ∈ E, e.Accept(V) → V.Visit(e)

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二、經典UML結構

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三、Unity實戰代碼（游戲物品系統）

1. 定義元素與訪問者接口

public interface IItem {void Accept(IItemVisitor visitor);
}public interface IItemVisitor {void Visit(Weapon weapon);void Visit(Potion potion);void Visit(QuestItem questItem);
}

2. 實現具體元素類

public class Weapon : MonoBehaviour, IItem {public int Damage;public string ElementType;public void Accept(IItemVisitor visitor) {visitor.Visit(this);}
}public class Potion : MonoBehaviour, IItem {public float HealAmount;public int Charges;public void Accept(IItemVisitor visitor) {visitor.Visit(this);}
}

3. 實現具體訪問者

// 傷害計算訪問者
public class DamageCalculator : IItemVisitor {private float _totalDamage;public void Visit(Weapon weapon) {_totalDamage += weapon.Damage * (weapon.ElementType == "Fire" ? 1.2f : 1f);}public void Visit(Potion potion) {// 藥水不貢獻傷害}public void Visit(QuestItem questItem) {// 任務物品不貢獻傷害}public float GetTotalDamage() => _totalDamage;
}// 存檔序列化訪問者
public class SaveVisitor : IItemVisitor {private List<byte[]> _serializedData = new();public void Visit(Weapon weapon) {var data = Encoding.UTF8.GetBytes($"Weapon|{weapon.Damage}|{weapon.ElementType}");_serializedData.Add(data);}public void Visit(Potion potion) {var data = Encoding.UTF8.GetBytes($"Potion|{potion.HealAmount}|{potion.Charges}");_serializedData.Add(data);}public byte[] GetSaveData() {return _serializedData.SelectMany(arr => arr).ToArray();}
}

4. 對象結構管理

public class InventorySystem : MonoBehaviour {private List<IItem> _items = new();public void AddItem(IItem item) => _items.Add(item);public void ProcessItems(IItemVisitor visitor) {foreach(var item in _items) {item.Accept(visitor);}}
}

5. 客戶端使用

public class GameManager : MonoBehaviour {[SerializeField] private InventorySystem _inventory;void Start() {// 計算總傷害var damageCalc = new DamageCalculator();_inventory.ProcessItems(damageCalc);Debug.Log($"總傷害值：{damageCalc.GetTotalDamage()}");// 生成存檔數據var saver = new SaveVisitor();_inventory.ProcessItems(saver);SaveToFile(saver.GetSaveData());}
}

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四、模式進階技巧

1. 動態訪問者注冊

public class DynamicVisitor : IItemVisitor {private Dictionary<Type, Action<object>> _handlers = new();public void RegisterHandler<T>(Action<T> handler) where T : IItem {_handlers[typeof(T)] = obj => handler((T)obj);}public void Visit(Weapon weapon) => InvokeHandler(weapon);public void Visit(Potion potion) => InvokeHandler(potion);private void InvokeHandler<T>(T item) where T : IItem {if(_handlers.TryGetValue(typeof(T), out var handler)) {handler(item);}}
}

2. 訪問者組合模式

public class CompositeVisitor : IItemVisitor {private List<IItemVisitor> _visitors = new();public void AddVisitor(IItemVisitor visitor) => _visitors.Add(visitor);public void Visit(Weapon weapon) {foreach(var v in _visitors) v.Visit(weapon);}public void Visit(Potion potion) {foreach(var v in _visitors) v.Visit(potion);}
}

3. 異步訪問處理

public class AsyncVisitor : MonoBehaviour, IItemVisitor {public async Task ProcessAsync(InventorySystem inventory) {var tasks = new List<Task>();foreach(var item in inventory.Items) {tasks.Add(Task.Run(() => item.Accept(this)));}await Task.WhenAll(tasks);}public void Visit(Weapon weapon) {// 異步處理武器}
}

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五、游戲開發典型應用場景

1. 成就系統觸發

   public class AchievementVisitor : IItemVisitor {public void Visit(Weapon w) {if(w.Damage > 100) Unlock("POWER_WEAPON");}
   }
   

2. 戰斗傷害計算

   public class BattleDamageVisitor : IItemVisitor {private float _totalDamage;public void Visit(Weapon w) {_totalDamage += CalculateElementDamage(w);}
   }
   

3. 場景序列化存檔

   public class SceneSaveVisitor : IItemVisitor {private List<SerializableData> _sceneData = new();public void Visit(Enemy e) {_sceneData.Add(new EnemyData(e.Position, e.Health));}
   }
   

4. UI數據綁定

   public class UIDataVisitor : IItemVisitor {public void Visit(Weapon w) {InventoryUI.UpdateWeaponSlot(w);}
   }
   

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六、性能優化策略

策略	實現方式	適用場景
訪問緩存	緩存頻繁訪問結果	復雜計算場景
批處理	合并多個訪問操作	大量元素遍歷
并行處理	使用Job System并行訪問	CPU密集型操作
惰性求值	延遲執行非關鍵訪問	性能敏感場景

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七、模式對比與選擇

維度	訪問者模式	策略模式
關注點	跨類操作	算法替換
擴展方向	新增操作	新增算法
元素穩定性	元素類需穩定	策略可任意擴展
典型應用	數據序列化	戰斗計算

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八、最佳實踐原則

1. 元素接口穩定：避免頻繁修改元素類接口
2. 訪問者單一職責：每個訪問者專注一個功能領域
3. 防御性訪問：處理未知元素類型

   public class SafeVisitor : IItemVisitor {public void Visit(IItem item) {if(item is Weapon w) VisitWeapon(w);else Debug.LogWarning($"未知物品類型：{item.GetType()}");}
   }
   

4. 訪問順序控制：

   public void ProcessItems(IItemVisitor visitor) {// 按優先級排序處理foreach(var item in _items.OrderBy(i => i.Priority)) {item.Accept(visitor);}
   }
   

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九、常見問題解決方案

Q1：如何處理新增元素類型？
→ 使用反射擴展訪問者

public class ReflectionVisitor {private Dictionary<Type, MethodInfo> _methods = new();public void Visit(IItem item) {var type = item.GetType();if(_methods.TryGetValue(type, out var method)) {method.Invoke(this, new[]{item});}}
}

Q2：如何避免循環依賴？
→ 引入中間接口層

public interface IWeaponVisitor {void VisitWeapon(Weapon weapon);
}public class DamageCalculator : IItemVisitor, IWeaponVisitor {public void Visit(Weapon w) => VisitWeapon(w);public void VisitWeapon(Weapon w) { /* 具體邏輯 */ }
}

Q3：如何調試復雜訪問流程？
→ 實現訪問日志代理

public class LoggingVisitorProxy : IItemVisitor {private IItemVisitor _wrapped;public void Visit(Weapon w) {Debug.Log($"開始處理武器：{w.Name}");_wrapped.Visit(w);Debug.Log("武器處理完成");}
}

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