组合模式 Composite

“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。
• 典型模式
  1.Composite
  2·Iterator
  3·Chain of Resposibility

动机（Motivation）

• 在软件在某些情况下，客户代码过多地依赖于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，带来了代码的维护性、扩展性等弊端。
• 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？

模式定义

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）。—《设计模式》GoF

示例

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

using namespace std;

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  处理当前节点
        cout << "树节点处理: " << name << endl;
        //2. process leaf nodes 处理叶子节点
        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
        cout << "叶子节点处理：" << name << endl;
    }
};


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


int main()
{
    Composite root("root");
    Composite treeNode1("treeNode1");
    Composite treeNode2("treeNode2");
    Composite treeNode3("treeNode3");
    Composite treeNode4("treeNode4");
    Leaf leaf1("left1");
    Leaf leaf2("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);*/


    Invoke(root);
    cout << endl;
    Invoke(leaf2);
    cout << endl;
    Invoke(treeNode3);
    cout << endl;

    getchar();
    return 0;
}

输出：

树节点处理: root
树节点处理: treeNode1
树节点处理: treeNode2
叶子节点处理：left1
树节点处理: treeNode3
树节点处理: treeNode4
叶子节点处理：left2

叶子节点处理：left2

树节点处理: treeNode3
树节点处理: treeNode4
叶子节点处理：left2

// 递归处理。既可以是单个的叶子节点，也可以是树节点。(统一的接口)既可以一对一又可以一对多。
// 如何反向追溯？

类图

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”的关系转化为一对一”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”解耦是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。

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参考：GeekBand