设计模式——组合模式

程序员的园

发布于 2024-07-18 13:37:25

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发布于 2024-07-18 13:37:25

文章被收录于专栏：程序员的园——原创文章

组合模式作为结构型模式的一种，主要用于将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合（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。

常见的场景有如下两种：

公司结构：公司内存在各个部门，同时公司存在子公司；子公司内又存在各个部门，更有甚者子公司内仍存在子公司

文件系统：文件夹内既有文件也有子文件夹，子文件夹内也有文件和它的子文件夹

两者均体现了整体层次上的树形结构，且子结构中存在具有和父结构相同属性的结构。

思想

组合模式的核心思想是模块化并复用模块

模块化：通过定义清晰的接口，将复杂的系统分解为可重用的模块，便于维护和扩展。
一致的操作接口：无论是单个对象还是复合对象，都遵循同样的操作逻辑，大大简化了客户端代码的编写。
易于扩展的体系结构：支持递归组合，适应不断变化的需求，便于软件的迭代升级。

代码示例

仅以上文提到的文件系统为例，书写其实现代码：

// 抽象基类：定义组件接口
class FileSystemComponent {
public:
    virtual ~FileSystemComponent() = default;
    virtual void displayInfo() const = 0;
};

// 叶子节点：具体文件类
class File final : public FileSystemComponent {
private:
    std::string fileName_;
public:
    File(const std::string& name) : fileName_(name) {}
    void displayInfo() const override {
        std::cout << "  File: " << fileName_ << std::endl;
    }
};

// 容器节点：目录类
class Directory final : public FileSystemComponent {
private:
    std::string dirName_;
    std::vector<std::shared_ptr<FileSystemComponent>> components_;
public:
    Directory(const std::string& name) : dirName_(name) {}
    void addComponent(std::shared_ptr<FileSystemComponent> component) {
        components_.push_back(component);
    }
    void displayInfo() const override {
        std::cout << "Directory: " << dirName_ << std::endl;
        for (const auto& comp : components_) {
            comp->displayInfo();
        }
    }
};

// 主函数示例
int test_comp() {
    auto rootDir = std::make_shared<Directory>("Root");
    auto docs = std::make_shared<Directory>("Documents");
    auto file0 = std::make_shared<File>("file.txt");
    auto file1 = std::make_shared<File>("file1.txt");
    auto file2 = std::make_shared<File>("file2.txt");

    docs->addComponent(file1);
    docs->addComponent(file2);
    rootDir->addComponent(file0);
    rootDir->addComponent(docs);


    rootDir->displayInfo(); // 展示目录结构
    return 0;
}
//ouput:
/*
Directory: Root
  File: file.txt
Directory: Documents
  File: file1.txt
  File: file2.txt
*/

如上代码文件夹和文件继承自同一个抽象基类，文件夹内可以持有的是抽象基类的指针，进而可以保证文件夹内可以含有文件夹和文件，形成树形结构。

总结

本文在说明组合模式是用于表征树形结构的“整体-部分”关系的基础上，通过两个人尽皆知的例子——文件系统和集团公司系统——阐释了组合模式的应用场景，并结合代码示例进行说明。

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原始发表：2024-05-29，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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