组合模式(Composite Pattern)<?XML:NAMESPACE PREFIX = O />
,
2006
年
3
月
–
整体模式,它使我们树型结构的问题中,模糊了简单元素和复杂元素的概念,客户程序可以向处理简单元素一样来处理复杂元素,从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解耦。
–
整体”的层次结构。
Composite
模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
[GOF
《设计模式》
]
1 Composite
模式结构图
“
部分
–
整体
“
的层次结构。让用户一致地使用单个对象和组合对象。虽然例子抽象一些,但是算术表达式确实是组合的例子。算术表达式包括操作数、操作符和另一个操作数。操作数可以是数字,也可以是另一个表达式。这样,
2+3
和(
2+3
)
+
(
4*6
)都是合法的表达式。
2
使用算术表达式例子的
Composite
模式对象图
Composite
模式,通过一些基本图像元素(直线、圆等)以及一些复合图像元素(由基本图像元素组合而成)构建复杂的图形树。在设计中我们对每一个对象都配备一个
Draw()
方法,在调用时,会显示相关的图形。可以看到,这里复合图像元素它在充当对象的同时,又是那些基本图像元素的一个容器。先看一下基本的类结构图:
3
public
abstract
class
Graphics
{
protected string _name;
public Graphics(string name)
{
this._name = name;
}
public abstract void Draw();
}
public
class
Picture : Graphics
{
public Picture(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
//
}
public ArrayList GetChilds()
{
//返回所有的子对象
}
}
public
class
Line:Graphics
{
public Line(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
Console.WriteLine(“Draw a“ + _name.ToString());
}
}
public
class
Circle : Graphics
{
public Circle(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
Console.WriteLine(“Draw a“ + _name.ToString());
}
}
public
class
Rectangle : Graphics
{
public Rectangle(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
Console.WriteLine(“Draw a“ + _name.ToString());
}
}
Composite
模式了,需要把对于子对象的管理工作交给复合图像元素,为了进行子对象的管理,它必须提供必要的
Add()
,
Remove()
等方法,类结构图如下:
public
abstract
class
Graphics
{
protected string _name;
public Graphics(string name)
{
this._name = name;
}
public abstract void Draw();
public abstract void Add();
public abstract void Remove();
}
public
class
Picture : Graphics
{
protected ArrayList picList = new ArrayList();
public Picture(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
Console.WriteLine(“Draw a“ + _name.ToString());
foreach (Graphics g in picList)
{
g.Draw();
}
}
public override void Add(Graphics g)
{
picList.Add(g);
}
public override void Remove(Graphics g)
{
picList.Remove(g);
}
}
public
class
Line : Graphics
{
public Line(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
Console.WriteLine(“Draw a“ + _name.ToString());
}
public override void Add(Graphics g)
{ }
public override void Remove(Graphics g)
{ }
}
public
class
Circle : Graphics
{
public Circle(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
Console.WriteLine(“Draw a“ + _name.ToString());
}
public override void Add(Graphics g)
{ }
public override void Remove(Graphics g)
{ }
}
public
class
Rectangle : Graphics
{
public Rectangle(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
Console.WriteLine(“Draw a“ + _name.ToString());
}
public override void Add(Graphics g)
{ }
public override void Remove(Graphics g)
{ }
}
Composite
模式后,客户端程序不再依赖于复合图像元素的内部实现了。然而,我们程序中仍然存在着问题,因为
Line
,
Rectangle
,
Circle
已经没有了子对象,它是一个基本图像元素,因此
Add()
,
Remove()
的方法对于它来说没有任何意义,而且把这种错误不会在编译的时候报错,把错误放在了运行期,我们希望能够捕获到这类错误,并加以处理,稍微改进一下我们的程序:
public
class
Line : Graphics
{
public Line(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
Console.WriteLine(“Draw a“ + _name.ToString());
}
public override void Add(Graphics g)
{
//抛出一个我们自定义的异常
}
public override void Remove(Graphics g)
{
//抛出一个我们自定义的异常
}
}
Composite
模式,如果我们想要更安全的一种做法,就需要把管理子对象的方法声明在树枝构件
Picture
类里面,这样如果叶子节点
Line
,
Rectangle
,
Circle
使用这些方法时,在编译期就会出错,看一下类结构图:
public
abstract
class
Graphics
{
protected
string
_name;
public
Graphics(
string
name)
{
this
._name
=
name;
}
public
abstract
void
Draw();
}
public
class
Picture : Graphics
{
protected ArrayList picList = new ArrayList();
public Picture(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
Console.WriteLine(“Draw a“ + _name.ToString());
foreach (Graphics g in picList)
{
g.Draw();
}
}
public void Add(Graphics g)
{
picList.Add(g);
}
public void Remove(Graphics g)
{
picList.Remove(g);
}
}
public
class
Line : Graphics
{
public Line(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
Console.WriteLine(“Draw a“ + _name.ToString());
}
}
public
class
Circle : Graphics
{
public Circle(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
Console.WriteLine(“Draw a“ + _name.ToString());
}
}
public
class
Rectangle : Graphics
{
public Rectangle(string name)
: base(name)
{ }
public override void Draw()
{
Console.WriteLine(“Draw a“ + _name.ToString());
}
}
Composite
模式,在这种方式下,虽然避免了前面所讨论的错误,但是它也使得叶子节点和树枝构件具有不一样的接口。这种方式和透明式的
Composite
各有优劣,具体使用哪一个,需要根据问题的实际情况而定。通过
Composite
模式,客户程序在调用
Draw()
的时候不用再去判断复杂图像元素中的子对象到底是基本图像元素,还是复杂图像元素,看一下简单的客户端调用:
public
class
App
{
public static void Main()
{
Picture root = new Picture(“Root“);
root.Add(new Line(“Line“));
root.Add(new Circle(“Circle“));
Rectangle r = new Rectangle(“Rectangle“);
root.Add(r);
root.Draw();
}
}
中的组合模式
Enterprise Library2.0
,一定在源程序中看到了一个叫做
ObjectBuilder
的程序集,顾名思义,它是用来负责对象的创建工作的,而在
ObjectBuilder
中,有一个被称为定位器的东西,通过定位器,可以很容易的找到对象,
它的结构采用链表结构,每一个节点是一个键值对,用来标识对象的唯一性,使得对象不会被重复创建。定位器的链表结构采用可枚举的接口类来实现,这样我们可以通过一个迭代器来遍历这个链表。同时多个定位器也被串成一个链表。具体地说就是多个定位器组成一个链表,表中的每一个节点是一个定位器,定位器本身又是一个链表,表中保存着多个由键值对组成的对象的节点。所以这是一个典型的Composite模式的例子,来看它的结构图:
图6
IReadableLocator
定义了最上层的定位器接口方法,它基本上具备了定位器的大部分功能。
public
interface
IReadableLocator : IEnumerable
<
KeyValuePair
<
object
,
object
>>
{
//返回定位器中节点的数量
int Count { get; }
//一个指向父节点的引用
IReadableLocator ParentLocator { get; }
//表示定位器是否只读
bool ReadOnly { get; }
//查询定位器中是否已经存在指定键值的对象
bool Contains(object key);
//查询定位器中是否已经存在指定键值的对象,根据给出的搜索选项,表示是否要向上回溯继续寻找。
bool Contains(object key, SearchMode options);
//使用谓词操作来查找包含给定对象的定位器
IReadableLocator FindBy(Predicate<KeyValuePair<object, object>> predicate);
//根据是否回溯的选项,使用谓词操作来查找包含对象的定位器
IReadableLocator FindBy(SearchMode options, Predicate<KeyValuePair<object, object>> predicate);
//从定位器中获取一个指定类型的对象
TItem Get<TItem>();
//从定位其中获取一个指定键值的对象
TItem Get<TItem>(object key);
//根据选项条件,从定位其中获取一个指定类型的对象
TItem Get<TItem>(object key, SearchMode options);
//给定对象键值获取对象的非泛型重载方法
object Get(object key);
//给定对象键值带搜索条件的非泛型重载方法
object Get(object key, SearchMode options);
}
ReadableLocator
用来实现这个接口的公共方法。两个主要的方法实现代码如下:
public
abstract
class
ReadableLocator : IReadableLocator
{
/**//// <summary>
/// 查找定位器,最后返回一个只读定位器的实例
/// </summary>
public IReadableLocator FindBy(SearchMode options, Predicate<KeyValuePair<object, object>> predicate)
{
if (predicate == null)
throw new ArgumentNullException(“predicate“);
if (!Enum.IsDefined(typeof(SearchMode), options))
throw new ArgumentException(Properties.Resources.InvalidEnumerationValue, “options“);
Locator results = new Locator();
IReadableLocator currentLocator = this;
while (currentLocator != null)
{
FindInLocator(predicate, results, currentLocator);
currentLocator = options == SearchMode.Local ? null : currentLocator.ParentLocator;
}
return new ReadOnlyLocator(results);
}
/**//// <summary>
/// 遍历定位器
/// </summary>
private void FindInLocator(Predicate<KeyValuePair<object, object>> predicate, Locator results,
IReadableLocator currentLocator)
{
foreach (KeyValuePair<object, object> kvp in currentLocator)
{
if (!results.Contains(kvp.Key) && predicate(kvp))
{
results.Add(kvp.Key, kvp.Value);
}
}
}
}
FindInLocator
方法,
如果查询选项是只查找当前定位器,那么循环终止,否则沿着定位器的父定位器继续向上查找。FindInLocator方法就是遍历定位器,然后把找到的对象存入一个临时的定位器。最后返回一个只读定位器的新的实例。
ReadOnlyLocator
),只读定位器实现抽象基类没有实现的方法,它封装了一个实现了
IReadableLocator
接口的定位器,然后屏蔽内部定位器的写入接口方法。另一个继承的是读写定位器抽象类ReadWriteLocator,为了实现对定位器的写入和删除,这里定义了一个对
IReadableLocator
接口扩展的接口叫做
IReadWriteLocator
,在这个接口里面提供了实现定位器的操作:
图7
public
interface
IReadWriteLocator : IReadableLocator
{
//保存对象到定位器
void Add(object key, object value);
//从定位器中删除一个对象,如果成功返回真,否则返回假
bool Remove(object key);
}
ReadWirteLocator派生的具体类是
Locator类,
Locator类必须实现一个定位器的全部功能,现在我们所看到的
Locator它已经具有了管理定位器的功能,同时他还应该具有存储的结构,这个结构是通过一个
WeakRefDictionary类来实现的,这里就不介绍了。
[关于定位器的介绍参考了
niwalker的
Blog]
.
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“一对一”的关系,使得客户代码可以一致地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。
.将“客户代码与复杂的对象容器结构”解耦是
Composite
模式的核心思想,解耦之后,客户代码将与纯粹的抽象接口——而非对象容器的复内部实现结构——发生依赖关系,从而更能“应对变化”。
.
Composite
模式中,是将“
Add
和
Remove
等和对象容器相关的方法”定义在“表示抽象对象的
Component
类”中,还是将其定义在“表示对象容器的
Composite
类”中,是一个关乎“透明性”和“安全性”的两难问题,需要仔细权衡。这里有可能违背面向对象的“单一职责原则”,但是对于这种特殊结构,这又是必须付出的代价。
ASP.NET
控件的实现在这方面为我们提供了一个很好的示范。
.
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。
Composite
模式:
.你想表示对象的部分
–
整体层次结构
.你希望用户忽略组合对象与单个对象的不同,用户将统一地使用组合结构中的所有对象。
Java
与模式》,电子工业出版社
,《
C#
设计模式》,电子工业出版社
,《
Design Patterns Explained
》,中国电力出版社
《
C#
面向对象设计模式纵横谈
(9)
:
Composite
组合模式
(
结构型模式
)
》
转载于:https://blog.51cto.com/terrylee/67759
发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/111151.html原文链接:https://javaforall.cn
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