【GeekBand】C++设计模式笔记20_Composite_组合模式

1. “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
  • Composite
  • Iterator
  • Chain of Responsibility

2. Composite 模式

2.1 动机（Motivation）

• 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？

2.2 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

2.3 代码实例

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

using namespace std;

// 组件接口类
class Component
{
public:
    virtual void process() = 0;
    virtual ~Component() {}
};

// 树节点，组合对象
class Composite : public Component {  
    string name;
    list<Component*> elements;	// 组合，容器中存储下一层的孩子节点
    
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，单个对象
class Leaf : public Component {
    string name;
    
public:
    Leaf(string s) : name(s) {}
            
    void process() {
        // process current node
    }
};


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


int main()
{

    Composite root("root");
    Composite treeNode1("treeNode1");
    Composite treeNode2("treeNode2");
    Composite treeNode3("treeNode3");
    Composite treeNode4("treeNode4");
    Leaf leaf1("leaf1");
    Leaf leaf2("leaf2");
    
    root.add(&treeNode1);
    treeNode1.add(&treeNode2);
    treeNode2.add(&leaf1);
    
    root.add(&treeNode3);
    treeNode3.add(&treeNode4);
    treeNode4.add(&leaf2);
    
    Invoke(root);
    Invoke(leaf2);
    Invoke(treeNode3);
  
}

2.4 结构

2.5 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。