C++設(shè)計模式之組合模式
問題描述
上圖，是一個公司的組織結(jié)構(gòu)圖，總部下面有多個子公司，同時總部也有各個部門，子公司下面有多個部門。如果對這樣的公司開發(fā)一個OA系統(tǒng)，作為程序員的你，如何設(shè)計這個OA系統(tǒng)呢？先不說如何設(shè)計實現(xiàn)，接著往下看，看完了下面的內(nèi)容，再回過頭來想怎么設(shè)計這樣的OA系統(tǒng)。
什么是組合模式？
在GOF的《設(shè)計模式:可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》一書中對組合模式是這樣說的：將對象組合成樹形結(jié)構(gòu)以表示“部分-整體”的層次結(jié)構(gòu)。組合（Composite）模式使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。
組合模式（Composite）將小對象組合成樹形結(jié)構(gòu)，使用戶操作組合對象如同操作一個單個對象。組合模式定義了“部分-整體”的層次結(jié)構(gòu)，基本對象可以被組合成更大的對象，而且這種操作是可重復(fù)的，不斷重復(fù)下去就可以得到一個非常大的組合對象，但這些組合對象與基本對象擁有相同的接口，因而組合是透明的，用法完全一致。
我們這樣來簡單的理解組合模式，組合模式就是把一些現(xiàn)有的對象或者元素，經(jīng)過組合后組成新的對象，新的對象提供內(nèi)部方法，可以讓我們很方便的完成這些元素或者內(nèi)部對象的訪問和操作。我們也可以把組合對象理解成一個容器，容器提供各種訪問其內(nèi)部對象或者元素的API，我們只需要使用這些方法就可以操作它了。
UML類圖
Component：
1.為組合中的對象聲明接口；
2.在適當(dāng)?shù)那闆r下，實現(xiàn)所有類共有接口的缺省行為；
3.聲明一個接口用于訪問和管理Component的子組件。
Leaf：
1.在組合中表示葉節(jié)點對象，葉節(jié)點沒有子節(jié)點；
2.在組合中定義葉節(jié)點的行為。
Composite：
1.定義有子部件的那些部件的行為；
2.存儲子部件。
Client：
3.通過Component接口操作組合部件的對象。
代碼實現(xiàn)
/*
** FileName : CompositePatternDemo
** Author : Jelly Young
** Date : 2013/12/09
** Description : More information, please go to http://m.fzitv.net
*/
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;
// 抽象的部件類描述將來所有部件共有的行為
class Component
{
public:
Component(string name) : m_strCompname(name){}
virtual ~Component(){}
virtual void Operation() = 0;
virtual void Add(Component *) = 0;
virtual void Remove(Component *) = 0;
virtual Component *GetChild(int) = 0;
virtual string GetName()
{
return m_strCompname;
}
virtual void Print() = 0;
protected:
string m_strCompname;
};
class Leaf : public Component
{
public:
Leaf(string name) : Component(name)
{}
void Operation()
{
cout<<"I'm "<<m_strCompname<<endl;
}
void Add(Component *pComponent){}
void Remove(Component *pComponent){}
Component *GetChild(int index)
{
return NULL;
}
void Print(){}
};
class Composite : public Component
{
public:
Composite(string name) : Component(name)
{}
~Composite()
{
vector<Component *>::iterator it = m_vecComp.begin();
while (it != m_vecComp.end())
{
if (*it != NULL)
{
cout<<"----delete "<<(*it)->GetName()<<"----"<<endl;
delete *it;
*it = NULL;
}
m_vecComp.erase(it);
it = m_vecComp.begin();
}
}
void Operation()
{
cout<<"I'm "<<m_strCompname<<endl;
}
void Add(Component *pComponent)
{
m_vecComp.push_back(pComponent);
}
void Remove(Component *pComponent)
{
for (vector<Component *>::iterator it = m_vecComp.begin(); it != m_vecComp.end(); ++it)
{
if ((*it)->GetName() == pComponent->GetName())
{
if (*it != NULL)
{
delete *it;
*it = NULL;
}
m_vecComp.erase(it);
break;
}
}
}
Component *GetChild(int index)
{
if (index > m_vecComp.size())
{
return NULL;
}
return m_vecComp[index - 1];
}
void Print()
{
for (vector<Component *>::iterator it = m_vecComp.begin(); it != m_vecComp.end(); ++it)
{
cout<<(*it)->GetName()<<endl;
}
}
private:
vector<Component *> m_vecComp;
};
int main(int argc, char *argv[])
{
Component *pNode = new Composite("Beijing Head Office");
Component *pNodeHr = new Leaf("Beijing Human Resources Department");
Component *pSubNodeSh = new Composite("Shanghai Branch");
Component *pSubNodeCd = new Composite("Chengdu Branch");
Component *pSubNodeBt = new Composite("Baotou Branch");
pNode->Add(pNodeHr);
pNode->Add(pSubNodeSh);
pNode->Add(pSubNodeCd);
pNode->Add(pSubNodeBt);
pNode->Print();
Component *pSubNodeShHr = new Leaf("Shanghai Human Resources Department");
Component *pSubNodeShCg = new Leaf("Shanghai Purchasing Department");
Component *pSubNodeShXs = new Leaf("Shanghai Sales department");
Component *pSubNodeShZb = new Leaf("Shanghai Quality supervision Department");
pSubNodeSh->Add(pSubNodeShHr);
pSubNodeSh->Add(pSubNodeShCg);
pSubNodeSh->Add(pSubNodeShXs);
pSubNodeSh->Add(pSubNodeShZb);
pNode->Print();
// 公司不景氣，需要關(guān)閉上海質(zhì)量監(jiān)督部門
pSubNodeSh->Remove(pSubNodeShZb);
if (pNode != NULL)
{
delete pNode;
pNode = NULL;
}
return 0;
}
實現(xiàn)要點
1.Composite的關(guān)鍵之一在于一個抽象類，它既可以代表Leaf，又可以代表Composite；所以在實際實現(xiàn)時，應(yīng)該最大化Component接口，Component類應(yīng)為Leaf和Composite類盡可能多定義一些公共操作。Component類通常為這些操作提供缺省的實現(xiàn)，而Leaf和Composite子類可以對它們進行重定義；
2.Component是否應(yīng)該實現(xiàn)一個Component列表，在上面的代碼中，我是在Composite中維護的列表，由于在Leaf中，不可能存在子Composite，所以在Composite中維護了一個Component列表，這樣就減少了內(nèi)存的浪費；
3.內(nèi)存的釋放；由于存在樹形結(jié)構(gòu)，當(dāng)父節(jié)點都被銷毀時，所有的子節(jié)點也必須被銷毀，所以，我是在析構(gòu)函數(shù)中對維護的Component列表進行統(tǒng)一銷毀，這樣就可以免去客戶端頻繁銷毀子節(jié)點的困擾；
4.由于在Component接口提供了最大化的接口定義，導(dǎo)致一些操作對于Leaf節(jié)點來說并不適用，比如：Leaf節(jié)點并不能進行Add和Remove操作，由于Composite模式屏蔽了部分與整體的區(qū)別，為了防止客戶對Leaf進行非法的Add和Remove操作，所以，在實際開發(fā)過程中，進行Add和Remove操作時，需要進行對應(yīng)的判斷，判斷當(dāng)前節(jié)點是否為Composite。
組合模式的優(yōu)點
將對象組合成樹形結(jié)構(gòu)以表示“部分-整體”的層次結(jié)構(gòu)。組合模式使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。
使用場景
1.你想表示對象的部分-整體層次結(jié)構(gòu)；
2.希望用戶忽略組合對象與單個對象的不同，用戶將統(tǒng)一地使用組合結(jié)構(gòu)中的所有對象。
引用大話設(shè)計模式的片段：“當(dāng)發(fā)現(xiàn)需求中是體現(xiàn)部分與整體層次結(jié)構(gòu)時，以及你希望用戶可以忽略組合對象與單個對象的不同，統(tǒng)一地使用組合結(jié)構(gòu)中的所有對象時，就應(yīng)該考慮組合模式了?！?/p>
總結(jié)
通過上面的簡單講解，我們知道了，組合模式意圖是通過整體與局部之間的關(guān)系，通過樹形結(jié)構(gòu)的形式進行組織復(fù)雜對象，屏蔽對象內(nèi)部的細(xì)節(jié)，對外展現(xiàn)統(tǒng)一的方式來操作對象，是我們處理更復(fù)雜對象的一個手段和方式?，F(xiàn)在再結(jié)合上面的代碼，想想文章開頭提出的公司OA系統(tǒng)如何進行設(shè)計。
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