- 一、设计流程探讨
- 二、模式介绍
- 三、代码实现
C++设计模式大全,23种设计模式合集详解—(点我跳转) 一、设计流程探讨
如果应用的核心模型能用树状结构表示,在应用中使用组合模式才有价值。
例如,你有两类对象产品和盒子。一个盒子中可以包含多个产品或者几个较小的盒子 。这些小盒子中同样可以包含一些产品或更小的盒子,以此类推。
假设你希望在这些类的基础上开发一个定购系统。订单中可以包含无包装的简单产品,也可以包含装满产品的盒子……以及其他盒子。此时你会如何计算每张订单的总价格呢?
你可以尝试直接计算:打开所有盒子,找到每件产品,然后计算总价。这在真实世界中或许可行,但在程序中,你并不能简单地使用循环语句来完成该工作。你必须事先知道所有产品和盒子的类别,所有盒子的嵌套层数以及其他繁杂的细节信息。因此,直接计算极不方便,甚至完全不可行。
解决方案:
组合模式建议使用一个通用接口来与产品和盒子进行交互,并且在该接口中声明一个计算总价的方法。
那么方法该如何设计呢?对于一个产品,该方法直接返回其价格;对于一个盒子,该方法遍历盒子中的所有项目,询问每个项目的价格,然后返回该盒子的总价格。如果其中某个项目是小一号的盒子,那么当前盒子也会遍历其中的所有项目,以此类推,直到计算出所有内部组成部分的价格。你甚至可以在盒子的最终价格中增加额外费用,作为该盒子的包装费用。
该方式的最大优点在于你无需了解构成树状结构的对象的具体类。你也无需了解对象是简单的产品还是复杂的盒子。你只需调用通用接口以相同的方式对其进行处理即可。当你调用该方法后,对象会将请求沿着树结构传递下去。
真实世界类比:
大部分国家的军队都采用层次结构管理。每支部队包括几个师,师由旅构成,旅由团构成,团可以继续划分为排。最后,每个排由一小队实实在在的士兵组成。军事命令由最高层下达,通过每个层级传递,直到每位士兵都知道自己应该服从的命令。
(1)模式动机
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?
(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)。
(3)要点总结
a). 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。
b). 将 “客户代码与复杂的对象容器结构” 解耦是Composite的核心思,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”。
c). 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。
下面是使用组合模式的伪代码,对象形成了个树结构。如果我们不采用树结构,即取消掉for (auto &e : elements),则我们需要在void Invoke()中按类型分别写process的方法(需要把类内部的数据结构刨出来,然后针对性的处理)。所以我们在做for (auto &e : elements)把访问方法封装进去了类内部,而没有暴露出来。
class Component{ public: virtual void process() = 0; virtual ~Component(){} }; //树节点 class Composite : public Component{ string name; listelements; public: Composite(const string &s) : name(s){} void add(Component* element){ elements.push_back(element); } void remove(Component* element){ elements.remove(element); } void process() override { //... 先处理当前节点 //再处理叶子节点 for (auto &e : elements) e->process(); //这是多态的调用,进行下去相当于递归 } }; //叶子节点 class Leaf : public Component{ string name; public: Leaf(string s) : name(s) {} void process() override { //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("left1"); Leaf leaf1("left2"); root.add(&treeNode1); treeNode1.add(&treeNode2); treeNode2.add(&leaf1); root.add(&treeNode3); treeNode3.add(&treeNode4); treeNode4.add(&leaf2); process(root); //此时则会按上面我们构成的树结构从root开始进行process的顺序处理 process(treeNode3); //从treeNode3开始按树结构往下处理 }