c++设计模式-组合模式
动机
在某些情况下,客户代码过多地依赖对象容器复杂的内部实现结构,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,带来了代码难以维护、扩展的弊端。
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。组合(Composite)模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
结构
Component:
为组合中的对象声明接口;
在适当的情况下,实现所有类共有接口的缺省行为;
声明一个接口用于访问和管理Component的子组件。
Leaf:
在组合中表示叶节点对象,叶节点没有子节点;
在组合中定义叶节点的行为。
Composite:
定义有子部件的那些部件的行为;
存储子部件。
Client:
通过Component接口操作组合部件的对象。
组合模式(Composite)将小对象组合成树形结构,使用户操作组合对象如同操作一个单个对象。组合模式定义了“部分-整体”的层次结构,基本对象可以被组合成更大的对象,而且这种操作是可重复的,不断重复下去就可以得到一个非常大的组合对象,但这些组合对象与基本对象拥有相同的接口,因而组合是透明的,用法完全一致。
示例
class Component
{
public:
virtual void process() = 0;
virtual ~Component(){}
};
//树节点
class Composite : public Component{
string name;
list<Component*> elements;//子节点列表
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
}
};
//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);
}
实现要点
1.Composite的关键之一在于一个抽象类,它既可以代表Leaf,又可以代表Composite;所以在实际实现时,应该最大化Component接口,Component类应为Leaf和Composite类尽可能多定义一些公共操作。Component类通常为这些操作提供缺省的实现,而Leaf和Composite子类可以对它们进行重定义;
2.内存的释放;由于存在树形结构,当父节点都被销毁时,所有的子节点也必须被销毁,所以,可以在析构函数中对维护的Component列表进行统一销毁。
3.由于在Component接口提供了最大化的接口定义,导致一些操作对于Leaf节点来说并不适用,比如:Leaf节点并不能进行Add和Remove操作,由于Composite模式屏蔽了部分与整体的区别,为了防止客户对Leaf进行非法的Add和Remove操作,所以,在实际开发过程中,进行Add和Remove操作时,需要进行对应的判断,判断当前节点是否为Composite。
应用场景
当发现需求中是体现部分与整体层次结构时,以及你希望用户可以忽略组合对象与单个对象的不同,统一地使用组合结构中的所有对象时,就应该考虑组合模式了