下图,是一个公司的组织结构图,总部下面有多个子公司,同时总部也有各个部门,子公司下面有多个部门。如果对这样的公司开发一个OA系统,作为程序员的你,如何设计这个OA系统呢?先不说如何设计实现,接着往下看,看完了下面的内容,再回过头来想怎么设计这样的OA系统。
什么是组合模式?
在GOF的《设计模式:可复用面向对象软件的基础》一书中对组合模式是这样说的: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。
组合模式(Composite)将小对象组合成树形结构,使用户操作组合对象如同操作一个单个对象。组合模式定义了“部分-整体”的层次结构,基本对象可以被组合成更大的对象,而且这种操作是可重复的,不断重复下去就可以得到一个非常大的组合对象,但这些组合对象与基本对象拥有相同的接口,因而组合是透明的,用法完全一致。
我们这样来简单的理解组合模式,组合模式就是把一些现有的对象或者元素,经过组合后组成新的对象,新的对象提供内部方法,可以让我们很方便的完成这些元素或者内部对象的访问和操作。我们也可以把组合对象理解成一个容器,容器提供各种访问其内部对象或者元素的API,我们只需要使用这些方法就可以操作它了。
UML类图
Component:
- 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。
Leaf:
- 在组合中表示叶节点对象,叶节点没有子节点;
- 在组合中定义叶节点的行为。
Composite:
- 定义有子部件的那些部件的行为;
- 存储子部件。
Client:
通过Component接口操作组合部件的对象。
代码实现
/* ** FileName : CompositePatternDemo ** Author : Jelly Young ** Date : 2013/12/09 ** Description : More information, please go to http://www.jellythink.com */ #include <iostream> #include <string> #include <vector> using namespace std; // 抽象的部件类描述将来所有部件共有的行为 class Component { public: Component(string name) : m_strCompname(name){} virtual ~Component(){} virtual void Operation() = 0; virtual void Add(Component *) = 0; virtual void Remove(Component *) = 0; virtual Component *GetChild(int) = 0; virtual string GetName() { return m_strCompname; } virtual void Print() = 0; protected: string m_strCompname; }; class Leaf : public Component { public: Leaf(string name) : Component(name) {} void Operation() { cout<<"I'm "<<m_strCompname<<endl; } void Add(Component *pComponent){} void Remove(Component *pComponent){} Component *GetChild(int index) { return NULL; } void Print(){} }; class Composite : public Component { public: Composite(string name) : Component(name) {} ~Composite() { vector<Component *>::iterator it = m_vecComp.begin(); while (it != m_vecComp.end()) { if (*it != NULL) { cout<<"----delete "<<(*it)->GetName()<<"----"<<endl; delete *it; *it = NULL; } m_vecComp.erase(it); it = m_vecComp.begin(); } } void Operation() { cout<<"I'm "<<m_strCompname<<endl; } void Add(Component *pComponent) { m_vecComp.push_back(pComponent); } void Remove(Component *pComponent) { for (vector<Component *>::iterator it = m_vecComp.begin(); it != m_vecComp.end(); ++it) { if ((*it)->GetName() == pComponent->GetName()) { if (*it != NULL) { delete *it; *it = NULL; } m_vecComp.erase(it); break; } } } Component *GetChild(int index) { if (index > m_vecComp.size()) { return NULL; } return m_vecComp[index - 1]; } void Print() { for (vector<Component *>::iterator it = m_vecComp.begin(); it != m_vecComp.end(); ++it) { cout<<(*it)->GetName()<<endl; } } private: vector<Component *> m_vecComp; }; int main(int argc, char *argv[]) { Component *pNode = new Composite("Beijing Head Office"); Component *pNodeHr = new Leaf("Beijing Human Resources Department"); Component *pSubNodeSh = new Composite("Shanghai Branch"); Component *pSubNodeCd = new Composite("Chengdu Branch"); Component *pSubNodeBt = new Composite("Baotou Branch"); pNode->Add(pNodeHr); pNode->Add(pSubNodeSh); pNode->Add(pSubNodeCd); pNode->Add(pSubNodeBt); pNode->Print(); Component *pSubNodeShHr = new Leaf("Shanghai Human Resources Department"); Component *pSubNodeShCg = new Leaf("Shanghai Purchasing Department"); Component *pSubNodeShXs = new Leaf("Shanghai Sales department"); Component *pSubNodeShZb = new Leaf("Shanghai Quality supervision Department"); pSubNodeSh->Add(pSubNodeShHr); pSubNodeSh->Add(pSubNodeShCg); pSubNodeSh->Add(pSubNodeShXs); pSubNodeSh->Add(pSubNodeShZb); pNode->Print(); // 公司不景气,需要关闭上海质量监督部门 pSubNodeSh->Remove(pSubNodeShZb); if (pNode != NULL) { delete pNode; pNode = NULL; } return 0; }
实现要点
- Composite的关键之一在于一个抽象类,它既可以代表Leaf,又可以代表Composite;所以在实际实现时,应该最大化Component接口,Component类应为Leaf和Composite类尽可能多定义一些公共操作。Component类通常为这些操作提供缺省的实现,而Leaf和Composite子类可以对它们进行重定义;
- Component是否应该实现一个Component列表,在上面的代码中,我是在Composite中维护的列表,由于在Leaf中,不可能存在子Composite,所以在Composite中维护了一个Component列表,这样就减少了内存的浪费;
- 内存的释放;由于存在树形结构,当父节点都被销毁时,所有的子节点也必须被销毁,所以,我是在析构函数中对维护的Component列表进行统一销毁,这样就可以免去客户端频繁销毁子节点的困扰;
- 由于在Component接口提供了最大化的接口定义,导致一些操作对于Leaf节点来说并不适用,比如:Leaf节点并不能进行Add和Remove操作,由于Composite模式屏蔽了部分与整体的区别,为了防止客户对Leaf进行非法的Add和Remove操作,所以,在实际开发过程中,进行Add和Remove操作时,需要进行对应的判断,判断当前节点是否为Composite。
组合模式的优点
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。
使用场景
- 你想表示对象的部分-整体层次结构;
- 希望用户忽略组合对象与单个对象的不同,用户将统一地使用组合结构中的所有对象。
引用大话设计模式的片段:“当发现需求中是体现部分与整体层次结构时,以及你希望用户可以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时,就应该考虑组合模式了。”
总结
通过上面的简单讲解,我们知道了,组合模式意图是通过整体与局部之间的关系,通过树形结构的形式进行组织复杂对象,屏蔽对象内部的细节,对外展现统一的方式来操作对象,是我们处理更复杂对象的一个手段和方式。现在再结合上面的代码,想想文章开头提出的公司OA系统如何进行设计。
纪念雷哥的离职。
作者:jellythink 2013年12月10日 于大连,东软。