组合模式
简介
组合模式将对象组合成树形结构,以表示“部分-整体”的层次结构。除了用来表示树形结构之外,组合模式的另一个好处是通过对象的多态性表现,使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性
请求在树中传递的过程
在组合模式中,请求在树中传递的过程总是遵循一种逻辑。
以宏命令为例,请求从树最顶端的对象往下传递,如果当前处理请求的对象是叶对象(普通子命令),叶对象自身会对请求作出相应的处理;如果当前处理请求的对象是组合对象(宏命令),组合对象则会遍历它属下的子节点,将请求继续传递给这些子节点。
总而言之,如果子节点是叶对象,叶对象自身会处理这个请求,而如果子节点还是组合对象,请求会继续往下传递。叶对象下面不会再有其他子节点,一个叶对象就是树的这条枝叶的尽头,组合对象下面可能还会有子节点
请求从上到下沿着树进行传递,直到树的尽头。作为客户,只需要关心树最顶层的组合对象,客户只需要请求这个组合对象,请求便会沿着树往下传递,依次到达所有的叶对象。
组合模式的例子—扫描文件夹
文件夹和文件之间的关系,非常适合用组合模式来描述。文件夹里既可以包含文件,又可以包含其他文件夹,最终可能组合成一棵树,组合模式在文件夹的应用中有以下两层好处。
例如,我在同事的移动硬盘里找到了一些电子书,想把它们复制到F盘中的学习资料文件夹。在复制这些电子书的时候,我并不需要考虑这批文件的类型,不管它们是单独的电子书还是被放在了文件夹中。组合模式让Ctrl+V、Ctrl+C成为了一个统一的操作。
当我用杀毒软件扫描该文件夹时,往往不会关心里面有多少文件和子文件夹,组合模式使得我们只需要操作最外层的文件夹进行扫描。
当我用杀毒软件扫描该文件夹时,往往不会关心里面有多少文件和子文件夹,组合模式使得我们只需要操作最外层的文件夹进行扫描。
/******************************* Folder ******************************/
var Folder = function( name ){
this.name = name;
this.files = [];
};
Folder.prototype.add = function( file ){
this.files.push( file );
};
Folder.prototype.scan = function(){
console.log( ’开始扫描文件夹: ' + this.name );
for ( var i = 0, file, files = this.files; file = files[ i++ ]; ){
file.scan();
}
};
/******************************* File ******************************/
var File = function( name ){
this.name = name;
};
File.prototype.add = function(){
throw new Error( ’文件下面不能再添加文件’ );
};
File.prototype.scan = function(){
console.log( ’开始扫描文件: ' + this.name );
};
接下来创建一些文件夹和文件对象,并且让它们组合成一棵树,这棵树就是我们F盘里的现有文件目录结构:
var folder = new Folder( ’学习资料’ );
var folder1 = new Folder( 'JavaScript' );
var folder2 = new Folder ( 'jQuery' );
var file1 = new File( 'JavaScript设计模式与开发实践’ );
var file2 = new File( ’精通jQuery' );
var file3 = new File( ’重构与模式’ )
folder1.add( file1 );
folder2.add( file2 );
folder.add( folder1 );
folder.add( folder2 );
folder.add( file3 );
现在的需求是把移动硬盘里的文件和文件夹都复制到这棵树中,假设我们已经得到了这些文件对象:
var folder3 = new Folder( 'Nodejs' );
var file4 = new File( ’深入浅出Node.js' );
folder3.add( file4 );
var file5 = new File( 'JavaScript语言精髓与编程实践’ );
接下来就是把这些文件都添加到原有的树中:
folder.add( folder3 );
folder.add( file5 );
我们改变了树的结构,增加了新的数据,却不用修改任何一句原有的代码,这是符合开放-封闭原则的。运用了组合模式之后,扫描整个文件夹的操作也是轻而易举的,我们只需要操作树的最顶端对象
folder.scan();
执行结果如图所示。
一些值得注意的地方
1.组合模式不是父子关系
组合模式的树型结构容易让人误以为组合对象和叶对象是父子关系,这是不正确的。
组合模式是一种HAS-A(聚合)的关系,而不是IS-A。组合对象包含一组叶对象,但Leaf并不是Composite的子类。组合对象把请求委托给它所包含的所有叶对象,它们能够合作的关键是拥有相同的接口。
为了方便描述,本章有时候把上下级对象称为父子节点,但大家要知道,它们并非真正意义上的父子关系。
对叶对象操作的一致性
组合模式除了要求组合对象和叶对象拥有相同的接口之外,还有一个必要条件,就是对一组叶对象的操作必须具有一致性。
比如公司要给全体员工发放元旦的过节费1000块,这个场景可以运用组合模式,但如果公司给今天过生日的员工发送一封生日祝福的邮件,组合模式在这里就没有用武之地了,除非先把今天过生日的员工挑选出来。只有用一致的方式对待列表中的每个叶对象的时候,才适合使用组合模式。
3.双向映射关系
发放过节费的通知步骤是从公司到各个部门,再到各个小组,最后到每个员工的邮箱里。这本身是一个组合模式的好例子,但要考虑的一种情况是,也许某些员工属于多个组织架构。比如某位架构师既隶属于开发组,又隶属于架构组,对象之间的关系并不是严格意义上的层次结构,在这种情况下,是不适合使用组合模式的,该架构师很可能会收到两份过节费。
这种复合情况下我们必须给父节点和子节点建立双向映射关系,一个简单的方法是给小组和员工对象都增加集合来保存对方的引用。但是这种相互间的引用相当复杂,而且对象之间产生了过多的耦合性,修改或者删除一个对象都变得困难,此时我们可以引入中介者模式来管理这些对象。
用职责链模式提高组合模式性能
在组合模式中,如果树的结构比较复杂,节点数量很多,在遍历树的过程中,性能方面也许表现得不够理想。有时候我们确实可以借助一些技巧,在实际操作中避免遍历整棵树,有一种现成的方案是借助职责链模式。职责链模式一般需要我们手动去设置链条,但在组合模式中,父对象和子对象之间实际上形成了天然的职责链。让请求顺着链条从父对象往子对象传递,或者是反过来从子对象往父对象传递,直到遇到可以处理该请求的对象为止,这也是职责链模式的经典运用场景之一。
何时使用组合模式
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表示对象的部分-整体层次结构。组合模式可以方便地构造一棵树来表示对象的部分-整体结构。特别是我们在开发期间不确定这棵树到底存在多少层次的时候。在树的构造最终完成之后,只需要通过请求树的最顶层对象,便能对整棵树做统一的操作。在组合模式中增加和删除树的节点非常方便,并且符合开放-封闭原则。
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客户希望统一对待树中的所有对象。组合模式使客户可以忽略组合对象和叶对象的区别,客户在面对这棵树的时候,不用关心当前正在处理的对象是组合对象还是叶对象,也就不用写一堆if、else语句来分别处理它们。组合对象和叶对象会各自做自己正确的事情,这是组合模式最重要的能力。