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组合模式是…一组合模式简介
真实世界中像企业组织、文档、图形软件界面等案例它们在结构上都是分层次的。将系统分层次的方式使得统一管理和添加不同子模块变得容易在软件开发中组合模式的设计思想和它们类似。
组合模式是一种结构型设计模式该模式将对象组合成树状结构以便于分层和统一管理。
组合模式用于为复杂的分层的系统结构定义基本的蓝图并对外提供统一的接口简化了系统组件的使用方法。 二组合模式的结构
1.组件类(Component)声明了统一的抽象接口。它定义了Leaf类和Composite类的通用函数接口。
2.叶子节点类(Leaf)提供了Component类的接口实现组合模式中的最小单元。
3.组合类(Composite)也提供了Component类的接口实现其中包含多个Component对象。它对子组件进行了封装使用客户端(Client)可以像操作单个组件一样使用整个组合。 对应UML类图 三组合模式代码样例
Demo1先操作叶子节点后操作主节点
#include iostream
#include vectorclass Component {
public:virtual void operation() const 0;virtual ~Component() {}
};class Leaf : public Component {
public:Leaf(const std::string name) : name_(name) {}virtual void operation() const override {std::cout Operation on leaf: name_ std::endl;}
private:std::string name_;
};class Composite : public Component {
public:Composite(const std::string name) : name_(name), children_{} {}void add(Component* component) {children_.push_back(component);}void operation() const override {for (const auto child : children_) {child-operation();}std::cout Operation on composite: name_ std::endl;}
private:std::vectorComponent* children_;std::string name_;
};int main() {Composite root(Composite Root);Leaf leaf1(Leaf 1);Leaf leaf2(Leaf 2);Leaf leaf3(Leaf 3);root.add(leaf1);root.add(leaf2);root.add(leaf3);root.operation();return 0;
}
运行结果
Operation on leaf: Leaf 1
Operation on leaf: Leaf 2
Operation on leaf: Leaf 3
Operation on composite: Composite Root
Demo2先操作主节点后操作叶子节点
#include iostream
#include vectorclass Component {
public:virtual ~Component() {}virtual void operation() const 0;
};class Leaf : public Component {
public:Leaf(const std::string name) : name(name) {}virtual void operation() const override {std::cout Operation on leaf: name \n;}
private:std::string name;
};class Composite : public Component {
public:Composite(const std::string name) : Component(), children(), _name(name) {}void add(Component* component) {children.push_back(component);}void remove(Component* component) {children.erase(std::remove(children.begin(),children.end(),component),children.end());}void operation() const override {std::cout Operation on composite: _name \n;for (auto child : children)child-operation();}private:std::vectorComponent* children;std::string _name;
};int main() {Composite root(Composite1);root.add(new Leaf(Leaf1));root.add(new Leaf(Leaf2));root.add(new Composite(Composite2));root.add(new Leaf(Leaf3));root.operation();return 0;
}
运行结果
Operation on composite: Composite1
Operation on leaf: Leaf1
Operation on leaf: Leaf2
Operation on composite: Composite2
Operation on leaf: Leaf3
四组合模式的应用场景 平面设计软件开发在Photoshop等应用程序中形状、线条和文本等图形元素可以组合成复杂的设计。
文件系统使用组合模式来表示文件和目录从而形成可以统一处理和查询的分层结构。
UI框架开发基于组合模式可以让UI组件(如按钮、标签和面板等)组合成复杂的布局或界面。
文档编辑器使用组合模式来实现文档的段落和文本等层次结构。
企业软件开发企业软件通常对组织结构进行建模包括部门、团队和员工。组合模式用于实现组织单位及其内部员工的层次结构。 五组合模式的优缺点 组合模式的优点
1.便于维护和重构修改单个组件的代码不会影响整个系统的功能。
2.有树形结构的先天优势可以很方便地统一添加、删除或修改子节点。
3.通过拆分子组件提高了模块间的独立性和可重用性。
4.符合单一职责原则组合中的每个对象只关注自己的职责不需要考虑整个组合中的功能配合。 组合模式的缺点
1.性能开销大该模式涉及了对象的动态创建和管理频繁操作可能会引起性能问题。
2.增加了代码的复杂度当组合的层次过深的时候代码的结构会很复杂。
3.类型安全问题当管理多个组件对象时可能需要额外的类型转换编码。 六代码实战
代码实战基于组合模式实现的文件系统
#include iostream
#include bits/stdc.hclass FileSystemComponent {
public:virtual void display() const 0;
};class File : public FileSystemComponent {
public:File(const std::string name, int size): name(name), size(size){}void display() const override{std::cout File: name ( size bytes) std::endl;}
private:std::string name;int size;
};class Directory : public FileSystemComponent {
public:Directory(const std::string name): name(name){}void display() const override{std::cout Directory: name std::endl;for (const auto component : components) {component-display();}}void addComponent(FileSystemComponent* component){components.push_back(component);}
private:std::string name;std::vectorFileSystemComponent* components;
};int main()
{FileSystemComponent* file1 new File(document.txt, 1024);FileSystemComponent* file2 new File(image.jpg, 2048);Directory* directory new Directory(My Documents);directory-addComponent(file1);directory-addComponent(file2);directory-display();return 0;
}
运行结果
Directory: My Documents
File: document.txt (1024 bytes)
File: image.jpg (2048 bytes)
七参考阅读 https://refactoring.guru/design-patterns/composite https://www.geeksforgeeks.org/composite-method-software-design-pattern/ https://www.geeksforgeeks.org/composite-design-pattern-in-java/
