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文章目录
- 一、什么组合模式
- 二、为什么需要组合模式
- 三、组合模式的实现原理
- 四、组合模式的应用场景
- 五、组合模式的代码实现
一、什么组合模式
组合模式是一种结构型设计模式，它允许将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
二、为什么需要组合模式
-
简化客户端代码：组合模式通过将对象组织成树形结构，使得客户端可以一致地对待单个对象和组合对象。客户端无需关心处理的是单个对象还是组合对象，从而简化了客户端的代码。
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提供一致的操作接口：组合模式定义了一致的操作接口，使得客户端可以透明地操作单个对象和组合对象。客户端无需关心具体是哪个对象，只需要调用相同的方法即可。
-
支持递归组合：组合模式支持递归组合，即一个组合对象可以包含其他组合对象作为子节点。这样可以方便地处理复杂的层次结构，使得系统更加灵活和可扩展。
-
简化添加新对象：由于组合模式使用了统一的接口，添加新的对象变得非常简单。无论是添加单个对象还是组合对象，都只需要实现相同的接口即可。
-
提高代码复用性：组合模式可以通过递归组合的方式复用已有的对象。通过将对象组织成树形结构，可以灵活地复用已有的对象，从而提高代码的复用性。
三、组合模式的实现原理
- 定义一个抽象基类（Component）：该类是组合中所有对象的共同接口，声明了一些操作方法，例如添加、删除、获取子节点等。
- 定义叶子类（Leaf）：表示组合中的叶子节点，它没有子节点，实现了抽象基类中的操作方法。
- 定义容器类（Composite）：表示组合中的容器节点，它可以包含子节点，实现了抽象基类中的操作方法。容器类中通常会有一个子节点列表用于存储子节点。
- 在容器类中实现对子节点的操作方法：例如添加、删除、获取子节点等。这些操作方法可以递归地调用子节点的相应方法，从而实现对整个树形结构的操作。
- 客户端使用组合模式：客户端可以通过抽象基类来统一对待单个对象和组合对象，从而简化了客户端的代码。客户端可以通过调用操作方法来对整个树形结构进行操作。
四、组合模式的应用场景
- 当需要表示对象的部分-整体层次结构，并且希望客户端能够以统一的方式处理单个对象和对象组合时，可以使用组合模式。
- 当希望忽略对象组合和单个对象之间的差异，统一对待它们时，可以使用组合模式。
- 当希望在不同层次上对对象进行操作，而不需要关心对象是单个对象还是对象组合时，可以使用组合模式。
五、组合模式的代码实现
//+------------------------------------------------------------------+
//| structure |
//+------------------------------------------------------------------+
//
// |Client|----->| Component |*<------------------+
// |-----------------| |
// |Operation() | |
// |Add(Component) | |
// |Remove(Component)| |
// |GetChild(int) | |
// ^ |
// | |
// +-------+-----------+ |
// | | nodes |
// | Leaf | | Composite |o------+
// |-----------| |-------------------|
// |Operation()| |Operation() |
// | for all n in nodes|
// | n.Operation() |
// |Add(Component) |
// |Remove(Component) |
// |GetChild(int) |
//
//+------------------------------------------------------------------+
//| typical object structure |
//+------------------------------------------------------------------+
//
// +---->|aLeaf|
// |
// |aComposite|-----+---->|aLeaf| +---->|aLeaf|
// | |
// +---->|aComposite|----+---->|aLeaf|
// | |
// +---->|aLeaf| +---->|aLeaf|
//
// 组件
class Component
{public:virtual void Operation(void)=0;virtual void Add(Component*)=0;virtual void Remove(Component*)=0;virtual Component* GetChild(int)=0;Component(void);Component(string);protected:string name;
};
Component::Component(void) {}
Component::Component(string a_name):name(a_name) {}#define ERR_INVALID_OPERATION_EXCEPTION 1
// 向叶添加/删除组件时出现用户错误
// 表示>叶对象<合成
// 没有孩子
// 定义>行为>组合中的基本体对象
class Leaf:public Component
{public:void Operation(void);void Add(Component*);void Remove(Component*);Component* GetChild(int);Leaf(string);
};
void Leaf::Leaf(string a_name):Component(a_name) {}
void Leaf::Operation(void) {Print(name);}
void Leaf::Add(Component*) {SetUserError(ERR_INVALID_OPERATION_EXCEPTION);}
void Leaf::Remove(Component*) {SetUserError(ERR_INVALID_OPERATION_EXCEPTION);}
Component* Leaf::GetChild(int) {SetUserError(ERR_INVALID_OPERATION_EXCEPTION); return NULL;}// 定义>具有子级的组件的行为
// 存储>子组件
// 在组件接口中实现>子相关操作>
// 组合
class Composite:public Component
{public:void Operation(void);void Add(Component*);void Remove(Component*);Component* GetChild(int);Composite(string);~Composite(void);protected:Component* nodes[];
};
Composite::Composite(string a_name):Component(a_name) {}
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > composite |
//+------------------------------------------------------------------+
Composite::~Composite(void)
{int total = ArraySize(nodes);for (int i=0; i<total; i++){Component* i_node=nodes[i];if (CheckPointer(i_node)==1){delete i_node;}}
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > composite |
//+------------------------------------------------------------------+
void Composite::Operation(void)
{Print(name);int total = ArraySize(nodes);for (int i=0; i<total; i++){nodes[i].Operation();}
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > composite |
//+------------------------------------------------------------------+
void Composite::Add(Component *src)
{int size = ArraySize(nodes);ArrayResize(nodes,size+1);nodes[size] = src;
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > composite |
//+------------------------------------------------------------------+
void Composite::Remove(Component *src)
{int find=-1;int total=ArraySize(nodes);for (int i=0; i<total; i++){if (nodes[i]==src){find=i;break;}}if (find>-1){ArrayRemove(nodes,find,1);}
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > composite |
//+------------------------------------------------------------------+
Component* Composite::GetChild(int i)
{return nodes[i];
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| interface for patterns |
//+------------------------------------------------------------------+
interface ClientInterface
{string Output(void);void Run(void);
};
//+------------------------------------------------------------------+
//| interface for patterns |
//+------------------------------------------------------------------+
void Run(ClientInterface* client) //launches a pattern
{printf("---\n%s",client.Output()); //print pattern headerclient.Run(); //execute client collaborationsdelete client; //exit
}
// 通过组件接口操作组合中的对象
class Client:public ClientInterface
{public:string Output(void);void Run(void);
};
string Client::Output(void) {return __FUNCTION__;}
//+------------------------------------------------------------------+
//| collaborations |
//+------------------------------------------------------------------+
void Client::Run(void)
{Component* root=new Composite("root"); //make root//---make componentsComponent* branch1=new Composite(" branch 1");Component* branch2=new Composite(" branch 2");Component* leaf1=new Leaf(" leaf 1");Component* leaf2=new Leaf(" leaf 2");//---build treeroot.Add(branch1);root.Add(branch2);branch1.Add(leaf1);branch1.Add(leaf2);branch2.Add(leaf2);branch2.Add(new Leaf(" leaf 3"));//---checkprintf("tree:");root.Operation();//---change treeroot.Remove(branch1); //remove whole branch//---checkprintf("tree after removal of one branch:");root.Operation();//---finishdelete root;delete branch1;
}
//
void OnStart()
{Run(new Composite::Client);
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| output |
//+------------------------------------------------------------------+
// Structural::Composite::Client::Output
// tree:
// root
// branch 1
// leaf 1
// leaf 2
// branch 2
// leaf 2
// leaf 3
// tree after removal of one branch:
// root
// branch 2
// leaf 2
// leaf 3