12.组合模式
设计模式——组合模式
一、基本概念
1. 定义
组合（Composite Pattern）模式的定义：有时又叫作整体-部分（Part-Whole）模式，它是一种将对象组合成树状的层次结构的模式，用来表示“整体-部分”的关系，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性，属于结构型设计模式。
2. 优缺点
优点：
- 组合模式使得客户端代码可以一致地处理单个对象和组合对象，无须关心自己处理的是单个对象，还是组合对象，这简化了客户端代码；
- 更容易在组合体内加入新的对象，客户端不会因为加入了新的对象而更改源代码，满足“开闭原则”；
缺点：
- 设计较复杂，客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系；
- 不容易限制容器中的构件；
- 不容易用继承的方法来增加构件的新功能；
3. 结构
- 抽象构件（Component）角色：它的主要作用是为树叶构件和树枝构件声明公共接口，并实现它们的默认行为。在透明式的组合模式中抽象构件还声明访问和管理子类的接口；在安全式的组合模式中不声明访问和管理子类的接口，管理工作由树枝构件完成。（总的抽象类或接口，定义一些通用的方法，比如新增、删除）
- 树叶构件（Leaf）角色：是组合中的叶节点对象，它没有子节点，用于继承或实现抽象构件。
- 树枝构件（Composite）角色 / 中间构件：是组合中的分支节点对象，它有子节点，用于继承和实现抽象构件。它的主要作用是存储和管理子部件，通常包含 Add()、Remove()、GetChild() 等方法。
classDiagram
class Component {
<<abstract>>
+calculation() float
+show() void
}
class Leaf {
+calculation() float
+show() void
}
class Composite {
-list~Component~ children
+add(Component) void
+remove(Component) void
+getChild(int) Component
+calculation() float
+show() void
}
Component <|-- Leaf : 树叶
Component <|-- Composite : 树枝
Composite o--> Component : 管理子节点
二、代码实现
UML
classDiagram
class Component {
<<abstract>>
+calculation() float
+show() void
}
class Goods {
-string name
-int quantity
-float price
+calculation() float
+show() void
}
class Pocket {
-vector~Component~ pocket
+add(Component) void
+remove(Component) void
+getChild(int) Component
+calculation() float
+show() void
}
Component <|-- Goods : 商品（树叶）
Component <|-- Pocket : 口袋（树枝）
Pocket o--> Component : 管理子节点
抽象结构角色
通用接口：
class Component {public: virtual ~Component() = default; virtual float calculation() = 0; virtual void show() = 0;};树叶构建角色
商品类：
#include <iostream>#include <string>
class Goods : public Component {public: Goods(std::string name, int quantity, float price) : name(std::move(name)), quantity(quantity), price(price) {}
float calculation() override { return quantity * price; }
void show() override { std::cout << name << "：" << "（数量：" << quantity << "个；单价：" << price << "元）" << std::endl; }
private: std::string name; int quantity; float price;};具体建造者
口袋类：
#include <memory>#include <string>#include <vector>
class Pocket : public Component {public: explicit Pocket(std::string name) : name(std::move(name)) {}
void add(std::unique_ptr<Component> component) { pocket.push_back(std::move(component)); }
void remove(Component* component) { for (auto it = pocket.begin(); it != pocket.end(); ++it) { if (it->get() == component) { pocket.erase(it); break; } } }
Component* getChild(int i) const { return pocket[i].get(); }
float calculation() override { float sum = 0; for (const auto& component : pocket) { sum += component->calculation(); } return sum; }
void show() override { for (const auto& component : pocket) { component->show(); } }
private: std::string name; std::vector<std::unique_ptr<Component>> pocket;};客户类
#include <iostream>#include <memory>
int main() { auto small = std::make_unique<Pocket>("小号袋子"); auto medium = std::make_unique<Pocket>("中号袋子"); auto large = std::make_unique<Pocket>("大号袋子");
small->add(std::make_unique<Goods>("苹果", 5, 1.3f)); small->add(std::make_unique<Goods>("香蕉", 8, 1.5f)); medium->add(std::move(small)); medium->add(std::make_unique<Goods>("牛奶", 3, 4.1f)); large->add(std::move(medium));
large->show(); std::cout << "总价：" << large->calculation() << "元" << std::endl;}运行结果：
苹果：（数量：5个；单价：1.3元）香蕉：（数量：8个；单价：1.5元）牛奶：（数量：3个；单价：4.1元）总价：30.8元参考：
Thanks for reading!