設計模式筆記—18_Composite組合模式

Composite組合模式是一種“數據結構”模式

• 常常有一些組件在內部具有特定的數據結構。如果讓客戶程序依賴這些特定的數據結構，將極大地破壞組件的複用。這時候，將這些特定數據結構封裝在內部，在外部提供統一的接口，來實現與特定數據結構無關的訪問，是一種行之有效的解決方案

動機

• 軟件在某些情況下， 客戶代碼過多地依賴於對象容器複雜地內部實現結構。對象容器內部實現結構（而非抽象接口）的變化將引起客戶代碼的頻繁變化，帶來了代碼維護性、擴展性的弊端
• 如何將“客戶代碼與複雜的對象容器結構”解耦？讓對象容器自己來實現自身的複雜結構，從而使得客戶代碼就像處理簡單對象一樣來處理複雜的對象容器？

定義

• 將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構。Composite使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性（穩定）

結構

代碼對比

composite.cpp

#include <iostream>
#include <list>
#include <string>
#include <algorithm>

using namespace std;

//抽象接口
class Component
{
public:
    virtual void process() = 0;
    virtual ~Component(){}
};

//樹節點
class Composite : public Component{
    
    string name;
    list<Component*> elements;
public:
    Composite(const string & s) : name(s) {}
    
    void add(Component* element) {
        elements.push_back(element);
    }
    void remove(Component* element){
        elements.remove(element);
    }
    
    void process(){
        
        //1. process current node
        
        
        //2. process leaf nodes
        for (auto &e : elements)
            e->process(); //多態調用、遞歸
         
    }
};

//葉子節點
class Leaf : public Component{
    string name;
public:
    Leaf(string s) : name(s) {}
            
    void process(){
        //process current node
    }
};


void Invoke(Component & c){
    //...
    c.process();
    //...
}


int main()
{

    Composite root("root");
    Composite treeNode1("treeNode1");
    Composite treeNode2("treeNode2");
    Composite treeNode3("treeNode3");
    Composite treeNode4("treeNode4");
    Leaf leat1("left1");
    Leaf leat2("left2");
    
    root.add(&treeNode1);
    treeNode1.add(&treeNode2);
    treeNode2.add(&leaf1);
    
    root.add(&treeNode3);
    treeNode3.add(&treeNode4);
    treeNode4.add(&leaf2);
    
    process(root);
    process(leaf2);
    process(treeNode3);
  
}

對比

• 程序定義了一個抽象接口Component類，樹結點Composite和葉子結點Left繼承抽象接口Component類。樹結點Composite內部定義了一個list容器，用於儲存子樹，process方法實現了Composite和Leaf的多態遞歸調用（樹結點就會遞歸）
• 不論是根結點、樹結點、還是葉子結點，其process的方式都是一樣的（即Composite模式處理樹形對象的一致性）。如果不作多態的調用，就要針對不同的類進行分別處理，即針對具體的數據結構進行處理。這樣做是不可取的。

要點總結

• Composite模式採用樹形結構來實現普遍存在的對象容器，從而將“一對多”的關係轉換爲“一對一”的關係，使得客戶代碼可以一致地（複用）處理對象和對象容器，無需關心處理的是單個的對象，還是組合的對象容器
• 將“客戶代碼與複雜的對象容器結構”結構是Composite的核心思想。解耦之後，客戶代碼將與純粹的抽象接口——而非對象容器的內部實現結構——發生依賴，從而更能“應對變化”
• Composite模式在具體實現中，可以讓父對象中的子對象反向追溯；如果父對象有頻繁的遍歷需求，可使用緩存技巧來改善效率