设计模式笔记—18_Composite组合模式

Composite组合模式是一种“数据结构”模式

• 常常有一些组件在内部具有特定的数据结构。如果让客户程序依赖这些特定的数据结构，将极大地破坏组件的复用。这时候，将这些特定数据结构封装在内部，在外部提供统一的接口，来实现与特定数据结构无关的访问，是一种行之有效的解决方案

动机

• 软件在某些情况下， 客户代码过多地依赖于对象容器复杂地内部实现结构。对象容器内部实现结构（而非抽象接口）的变化将引起客户代码的频繁变化，带来了代码维护性、扩展性的弊端
• 如何将“客户代码与复杂的对象容器结构”解耦？让对象容器自己来实现自身的复杂结构，从而使得客户代码就像处理简单对象一样来处理复杂的对象容器？

定义

• 将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性（稳定）

结构

代码对比

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(){}
};

//树节点
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(); //多态调用、递归
         
    }
};

//叶子节点
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);
  
}

对比

• 程序定义了一个抽象接口Component类，树结点Composite和叶子结点Left继承抽象接口Component类。树结点Composite内部定义了一个list容器，用于储存子树，process方法实现了Composite和Leaf的多态递归调用（树结点就会递归）
• 不论是根结点、树结点、还是叶子结点，其process的方式都是一样的（即Composite模式处理树形对象的一致性）。如果不作多态的调用，就要针对不同的类进行分别处理，即针对具体的数据结构进行处理。这样做是不可取的。

要点总结

• Composite模式采用树形结构来实现普遍存在的对象容器，从而将“一对多”的关系转换为“一对一”的关系，使得客户代码可以一致地（复用）处理对象和对象容器，无需关心处理的是单个的对象，还是组合的对象容器
• 将“客户代码与复杂的对象容器结构”结构是Composite的核心思想。解耦之后，客户代码将与纯粹的抽象接口——而非对象容器的内部实现结构——发生依赖，从而更能“应对变化”
• Composite模式在具体实现中，可以让父对象中的子对象反向追溯；如果父对象有频繁的遍历需求，可使用缓存技巧来改善效率