组合模式

• 目标：
  • 初接触此模式时，熟悉最常用的使用方式。
  • 有更深的理解后，再研究其他使用方法。

1. 基础概念

• 定义/意图：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。
• 别名：Composite
• 类图 1：

  

• 类图 2：

  

• 典型对象图：

  

• 出场嘉宾
  • Component: 组合
    • 为组合中的对象声明接口。
    • 在适当情况下，实现公共接口的缺省行为。
    • 声明一个接口用于访问和管理Component 组件。
  • Leaf: 叶节点，叶子部件
    • 在组合中表示叶节点对象，叶节点没有子节点。
    • 定义节点对象的具体的行为。
  • Composite: 组合部件，有孩子的部件。
    • 定义有孩子节点的节点的行为。
    • 存储孩子节点。
    • 在 Component 接口中实现与子节点有关的操作。
  • Client：
    • 通过 Component 接口操纵组合部件的对象。
• 协作/工作流程
  • Client 使用 Component 接口与组合结构中的对象 (Composite/Leaf) 进行交互。
  • 如果接收者是叶节点，则直接处理请求。
  • 如果接收者是 Composite，通常转发请求给它的子部件，在转发之前或之后，可能执行一些辅助操作。

2. 优缺点是什么？

2.1 优点

• 定义包含基本对象和组合对象的类层次结构。
  • 基本对象可以被组合成更复杂的组合对象
  • 组合对象可以被再组合。
• 简化客户代码。
  • 客户可以统一地使用基本对象和组合对象。
• 更容易增加新类型的组件。

2.2 缺点

• 使得设计变得更一般化。
  • 更容易增加新组件的同时，也使得限制组合中的组件变得困难。
  • 有时可能会希望一个组合只能有某些特定的组件。使用 Composite 时，不能依赖类型系统施加这些约束。

3. 使用场景是什么？

• 想表示对象的部分-整体层次结构。
• 希望用户忽略组合对象与单个对象的不同。统一地使用组合结构中的所有对象。

4. 注意

• 实现组合模式需要考虑的问题：
  • 显式的父组件引用。
    • 保持子组件都父组件的引用能简化组合结构的遍历和管理。
    • 通常在 Component 类中定义父组件引用。
  • 共享组件。
    • 可以减少对存储的需求。
    • 当一个组件只有一个父组件时，很难共享组件。【？？？】
  • 最大化 Component 接口。
    • 组合模式的目的之一是：使得用户不知道他们正在使用的是 Leaf 还是 Composite。
  • 声明管理子组件的操作。
    • 是在 Component 中进行声明，并使得对 Leaf 也有意义呢？还是只在 Composite 中声明？
      • 需要在安全性和透明性之间做出权衡：
        • 在 Component 中声明，会具有更好的透明性——Leaf 和 Composite 有一致的接口。
        • 在 Composite 中声明，会具有更好的安全性——在类似 C++ 静态类型语言中，任何对 Leaf 的不必要操作 (Remove/Add)，都能在编译时被发现。
  • Component 是否应该事先一个 Component 列表？
    • 有时候可能想要在 Component 类中将子节点定义为一个实例变量，方便访问和管理这些子节点。但对于叶节点，会造成空间浪费。
  • 子组件排序。
  • 使用高速缓冲存储改善性能。
    • Composite 可以缓冲存储实际结果。
  • 应该由谁来删除 Component。
    • 当一个 Composite 被销毁时，通常由此 Composite 负责删除其子节点。
  • 存储组件最好用哪一种数据结构？
    • 存储子节点可以用：链表，数组、树、Hash 表。选取取决于效率。

5. 应用实例？

w. 待办

x. 疑问

y. 拓展

• 相关模式：
  • 装饰者模式 (Decorator)：常和组合模式一起使用。当装饰和组合一起使用时，它们通常由一个公共的父类。
  • Flyweight: 让你共享组件，但不能再引用它们的父组件。
  • 迭代器模式 (Iterator): 可以用来遍历 Composite。
  • 访问者模式 (Visitor): 将本来应该分布在 Composite 和 Leaf 类中的操作和行为局部化。【？？？】

z. 参考

• 《设计模式：可复用面向对象软件的基础》
• 《Head First 设计模式》