詳解組合模式的結(jié)構(gòu)及其在Ruby設(shè)計模式編程中的運用

更新時間：2016年03月16日 16:20:20 作者：guolin

這篇文章主要介紹了組合模式的結(jié)構(gòu)及其在Ruby設(shè)計模式編程中的運用,組合模式在Ruby on Rails框架開發(fā)項目中也經(jīng)常被用到,需要的朋友可以參考下

定義：也叫合成模式，或者部分-整體模式，主要是用來描述部分與整體的關(guān)系，定義，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)，使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。

類圖：

2016316161807337.jpg (431×346)

角色說明：

Componnent抽象構(gòu)件角色:定義參加組合對象的共有方法和屬性，可以定義一些默認的行為或?qū)傩浴?br /> Leaf葉子構(gòu)件：葉子對象，其下再也沒有其他的分支，也就是遍歷的最小單位。
Composite樹枝構(gòu)件：樹枝對象，它的作用是組合樹枝節(jié)點和葉子節(jié)點形成一個樹形結(jié)構(gòu)。

實例：
聽說你們公司最近新推出了一款電子書閱讀應(yīng)用，市場反應(yīng)很不錯，應(yīng)用里還有圖書商城，用戶可以在其中隨意選購自己喜歡的書籍。你們公司也是對此項目高度重視，加大了投入力度，決定給此應(yīng)用再增加點功能。
好吧，你也知道你是逃不過此劫了，沒過多久你的leader就找到了你。他告訴你目前的應(yīng)用對每本書的瀏覽量和銷售量做了統(tǒng)計，但現(xiàn)在想增加對每個書籍分類的瀏覽量和銷售量以及所有書籍總的瀏覽量和銷售量做統(tǒng)計的功能，希望你可以來完成這項功能。
領(lǐng)導(dǎo)安排的工作當(dāng)然是推脫不掉的，你只能硬著頭皮上了，不過好在這個功能看起來也不怎么復(fù)雜。
你比較喜歡看小說，那么就從小說類的統(tǒng)計功能開始做起吧。首先通過get_all_novels方法可以獲取到所有的小說名，然后將小說名傳入get_browse_count方法可以得到該書的瀏覽量，將小說名傳入get_sale_count方法可以得到該書的銷售量。你目前只有這幾個已知的API可以使用，那么開始動手吧！

def get_novels_browse_count 
  browse_count = 0 
  all_novels = get_all_novels() 
  all_novels.each do |novel| 
    browse_count += get_browse_count(novel) 
  end 
  browse_count 
end 
 
def get_novels_sale_count 
  sale_count = 0 
  all_novels = get_all_novels() 
  all_novels.each do |novel| 
    sale_count += get_browse_count(novel) 
  end 
  sale_count 
end

很快你就寫下了以上兩個方法，這兩個方法都是通過獲取到所有的小說名，然后一一計算每本小說的瀏覽量和銷售量，最后將結(jié)果相加得到總量。
小說類的統(tǒng)計就完成了，然后你開始做計算機類書籍的統(tǒng)計功能，代碼如下所示：

def get_computer_books_browse_count 
  browse_count = 0 
  all_computer_books = get_all_computer_books() 
  all_computer_books.each do |computer_book| 
    browse_count += get_browse_count(computer_book) 
  end 
  browse_count 
end 
 
def get_computer_books_sale_count 
  sale_count = 0 
  all_computer_books = get_all_computer_books() 
  all_computer_books.each do |computer_book| 
    sale_count += get_browse_count(computer_book) 
  end 
  sale_count 
end

除了使用了get_all_computer_books方法獲取到所有的計算機類書名，其它的代碼基本和小說統(tǒng)計中的是一樣的。
現(xiàn)在你才完成了兩類書籍的統(tǒng)計功能，后面還有醫(yī)學(xué)類、自然類、歷史類、法律類、政治類、哲學(xué)類、旅游類、美食類等等等等書籍。你突然意識到了一些問題的嚴重性，工作量大倒還不算什么，但再這么寫下去，你的方法就要爆炸了，這么多的方法讓人看都看不過來，別提怎么使用了。
這個時候你只好向你的leader求助了，跟他說明了你的困惑。只見你的leader思考了片刻，然后自信地告訴你，使用組合模式不僅可以輕松消除你的困惑，還能出色地完成功能。
他立刻向你秀起了編碼操作，首先定義一個Statistics類，里面有兩個方法：

class Statistics 
   
  def get_browse_count 
    raise "You should override this method in subclass." 
  end 
   
  def get_sale_count 
    raise "You should override this method in subclass." 
  end 
   
end

這兩個方法都是簡單地拋出一個異常，因為需要在子類中重寫這兩個方法。
然后定義一個用于統(tǒng)計小說類書籍的NovelStatistics類，繼承剛剛定義的Statistics類，并重寫Statistics中的兩個方法：

class NovelStatistics < Statistics 
 
  def get_browse_count 
    browse_count = 0 
    all_novels = get_all_novels() 
    all_novels.each do |novel| 
      browse_count += get_browse_count(novel) 
    end 
    browse_count 
  end 
   
  def get_sale_count 
    sale_count = 0 
    all_novels = get_all_novels() 
    all_novels.each do |novel| 
      sale_count += get_browse_count(novel) 
    end 
    sale_count 
  end 
 
end

在這兩個方法中分別統(tǒng)計了小說類書籍的瀏覽量和銷售量。那么同樣的方法，你的leader又定義了一個ComputerBookStatistics類用于統(tǒng)計計算機類書籍的瀏覽量和銷售量：

class ComputerBookStatistics < Statistics 
 
  def get_browse_count 
    browse_count = 0 
    all_computer_books = get_all_computer_books() 
    all_computer_books.each do |computer_book| 
      browse_count += get_browse_count(computer_book) 
    end 
    browse_count 
  end 
   
  def get_sale_count 
    sale_count = 0 
    all_computer_books = get_all_computer_books() 
    all_computer_books.each do |computer_book| 
      sale_count += get_browse_count(computer_book) 
    end 
    sale_count 
  end 
 
end

這樣將具體的統(tǒng)計實現(xiàn)分散在各個類中，就不會再出現(xiàn)你剛剛那種方法爆炸的情況了。不過這還沒開始真正使用組合模式呢，好戲還在后頭，你的leader吹噓道。

再定義一個MedicalBookStatistics類繼承Statistics，用于統(tǒng)計醫(yī)學(xué)類書籍的瀏覽量和銷售量，代碼如下如示：

class MedicalBookStatistics < Statistics 
 
  def get_browse_count 
    browse_count = 0 
    all_medical_books = get_all_medical_books() 
    all_medical_books.each do |medical_book| 
      browse_count += get_browse_count(medical_book) 
    end 
    browse_count 
  end 
   
  def get_sale_count 
    sale_count = 0 
    all_medical_books = get_all_medical_books() 
    all_medical_books.each do |medical_book| 
      sale_count += get_browse_count(medical_book) 
    end 
    sale_count 
  end 
 
end

不知道你發(fā)現(xiàn)了沒有，計算機類書籍和醫(yī)學(xué)類書籍其實都算是科技類書籍，它們是可以組合在一起的。這個時候你的leader定義了一個TechnicalStatistics類用于對科技這一組合類書籍進行統(tǒng)計：

class TechnicalStatistics < Statistics 
 
  def initialize 
    @statistics = [] 
    @statistics << ComputerBookStatistics.new 
    @statistics << MedicalBookStatistics.new 
  end 
 
  def get_browse_count 
    browse_count = 0 
    @statistics.each do |s| 
      browse_count += s.get_browse_count 
    end 
    browse_count 
  end 
   
  def get_sale_count 
    sale_count = 0 
    @statistics.each do |s| 
      sale_count += s.get_sale_count 
    end 
    sale_count 
  end 
 
end

可以看到，由于這個類是組合類，和前面幾個類還是有不少區(qū)別的。首先TechnicalStatistics中有一個構(gòu)造函數(shù)，在構(gòu)造函數(shù)中將計算機類書籍和醫(yī)學(xué)類書籍作為子分類添加到statistics數(shù)組當(dāng)中，然后分別在get_browse_count和get_sale_count方法中遍歷所有的子分類，計算出它們各自的瀏覽量和銷售量，然后相加得到總額返回。
組合模式的擴展性非常好，沒有各種條條框框，想怎么組合就怎么組合，比如所有書籍就是由各個分類組合而來的，你的leader馬上又向你炫耀了統(tǒng)計所有書籍的瀏覽量和銷售量的辦法。
定義一個AllStatistics類繼承Statistics，具體代碼如下所示：

class AllStatistics < Statistics 
 
  def initialize 
    @statistics = [] 
    @statistics << NovelStatistics.new 
    @statistics << TechnicalStatistics.new 
  end 
 
  def get_browse_count 
    browse_count = 0 
    @statistics.each do |s| 
      browse_count += s.get_browse_count 
    end 
    browse_count 
  end 
   
  def get_sale_count 
    sale_count = 0 
    @statistics.each do |s| 
      sale_count += s.get_sale_count 
    end 
    sale_count 
  end 
 
end

在AllStatistics的構(gòu)造函數(shù)中將小說類書籍和科技類書籍作為子分類添加到了statistics數(shù)組當(dāng)中，目前你也就只寫好了這幾個分類。然后使用同樣的方法在get_browse_count和get_sale_count方法中統(tǒng)計出所有書籍的瀏覽量和銷售量。
當(dāng)前組合結(jié)構(gòu)的示意圖如下：

2016316161840481.png (592×336)

現(xiàn)在你就可以非常方便的得到任何分類書籍的瀏覽量和銷售量了，比如說獲取科技類書籍的瀏覽量，你只需要調(diào)用：

TechnicalStatistics.new.get_browse_count

而獲取所有書籍的總銷量，你只需要調(diào)用：

AllStatistics.new.get_sale_count

當(dāng)然你后面還可以對這個組合結(jié)構(gòu)隨意地改變，添加各種子分類書籍，而且子分類的層次結(jié)構(gòu)可以任意深，正如前面所說，組合模式的擴展性非常好。
你的leader告訴你，目前他寫的這份代碼重復(fù)度比較高，其實還可以好好優(yōu)化一下的，把冗余代碼都去除掉。當(dāng)然這個任務(wù)就交給你來做了，你的leader可是大忙人，早就一溜煙跑開了。

總結(jié)

組合模式的優(yōu)點：
能夠靈活的組合局部對象和整體對象之間的關(guān)心，對客戶端來說，局部對象和整體對象的調(diào)用沒有差別，使調(diào)用簡單。

組合模式的缺點：
1.組合操作的成本很高，如果一個對象樹中有很多子對象，可能一個簡單的調(diào)用就可能使系統(tǒng)崩潰；
2.對象持久化的問題，組合模式是樹形結(jié)構(gòu)，不能很好地在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中保存數(shù)據(jù)，但是卻非常適合用于xml持久化。

組合模式的適用場景：
1.維護和展示部分—整體關(guān)系得場景，如樹形菜單、文件和文件夾管理。
2.從一個整體中能夠獨立出部分模塊或功能的場景。

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