4.3 COMPOSITE(组合) — 对象结构型模式

1 意图

将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

2 动机

在绘图编辑器和图形捕捉系统这样的图形应用程序中,用户可以使用简单的组件创建复杂的图表。用户可以组合多个简单组件以形成一些较大的组件,这些组件又可以组合成更大的组件。一个简单的实现方法是为Text和Line这样的图元定义一些类,另外定义一些类作为这些图元的容器类( Container )。

然而这种方法存在一个问题:使用这些类的代码必须区别对待图元对象与容器对象,而实际上大多数情况下用户认为它们是一样的。对这些类区别使用,使得程序更加复杂。Composite模式描述了如何使用递归组合,使得用户不必对这些类进行区别,如下图所示。


image.png

Composite模式的关键是一个抽象类,它既可以代表图元,又可以代表图元的容器。在图形系统中的这个类就是Graphic,它声明一些与特定图形对象相关的操作,例如Draw。同时它也声明了所有的组合对象共享的一些操作,例如一些操作用于访问和管理它的子部件。

Picture类定义了一个Graphic 对象的聚合。Picture 的Draw操作是通过对它的子部件调用Draw实现的,Picture还用这种方法实现了一些与其子部件相关的操作。由于Picture接口与Graphic接口是一致的,因此Picture对象可以递归地组合其他Picture对象。

下图是一个典型的由递归组合的Graphic对象组成的组合对象结构。


image.png
3 适用性

以下情况使用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
4 结构
image.png

典型的Composite对象结构如下图所示:


image.png
5 参与者
  • component(Graphic)
    ——为组合中的对象声明接口
    ——在适当的情况下,实现所有类共有接口的缺省行为
    ——声明一个接口用于访问和管理Component的子组件
    ——(可选)在递归结构中定义一个接口,用于访问一个父部件,并在合适的情况下实现它。
  • Leaf(Rectangle、Line、Text等)
    ——在组合中表示叶节点对象,叶节点没有子节点
    ——在组合中定义图元对象的行为
  • Composite(Picture)
    ——定义有子部件的那些部件的行为
    ——存储子部件
    ——在Component接口中实现与子部件有关的操作
  • Client
    ——通过Component接口操作组合部件的对象
6 协作

用户使用Component类接口与组合结构中的对象进行交互。如果接收者是一个叶节点,则直接处理请求。如果接受者是Composite,它通常将请求发送给它的子部件,在转发请求之前或之后可能执行一些辅助操作。

7 效果
  • 1 定义了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,而这个组合对象又可以被组合;
  • 2 简化客户代码:客户可以一致地使用组合结构和单个对象;
  • 3 使得更容易增加新类型的组件;
  • 4 使你的设计变得更加一般化。
8 实现

要考虑的问题:

  • 1 显式的父部件引用:保持从子部件到父部件的引用能简化组合结构的遍历和管理;
  • 2 共享组件;
  • 3 最大化Component接口;
  • 4 声明管理子部件的操作;
  • 5 Component是否应该实现一个Component列表;
  • 6 子部件排序;
  • 7 使用高速缓冲存贮改善性能;
  • 8 应该由谁删除Component
  • 9 存贮组件最好用哪一种数据结构;
9 代码示例

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