174. 精读《设计模式 - Composite 组合模式》

前端精读周刊 2020-11-23 10:05

Composite(组合模式)

Composite(组合模式)属于结构型模式,是一种统一管理树形结构的抽象方式。

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。

举例子

如果看不懂上面的意图介绍,没有关系,设计模式需要在日常工作里用起来,结合例子可以加深你的理解,下面我准备了三个例子,让你体会什么场景下会用到这种设计模式。

公司组织关系树

公司组织关系可能分为部门与人,其中人属于部门,有的人有下属,有的人没有下属。如果我们统一将部门、人抽象为组织节点,就可以方便的统计某个部门下有多少人、财务数据等等,而不用关心当前节点是部门还是人。

操作系统的文件夹与文件

操作系统的文件夹与文件也是典型的树状结构,为了方便递归出文件夹内文件数量或者文件总大小,我们最好设计的时候就将文件夹与文件抽象为文件,这样每个节点都拥有相同的方法添加、删除、查找子元素,而不需要关心当前节点是文件夹或是文件。

搭建平台的组件与容器

容器与组件的关系很小,用户常常认为容器也是一种组件,但搭建平台实现时,容器与组件稍有不同,不同之处在于容器可以嵌套子元素,而组件不可以。如果因此搭建平台就将组件分为容器与组件,会导致 API 割裂为两套,不利于组件开发者维护与用户理解,比较好的设计思路是将组件与容器统一看成组件,组件只是一种没有子元素的特殊容器,这样组件与容器就可以拥有相同的 API,统一理解与操作了。

意图解释

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。

比较好理解,组合是指多个对象虽然有一定差异,但共同组合成了一个树形结构,那么对象之间就一定存在 “部分 - 整体” 的关系,组合模式要求我们抽象一个对象 Component 作为统一操作模型,叶子结点与非叶子结点都实现了所有功能,即便是没有子元素的叶子结点,为了强调透明性,还是具备比如 getChildren 方法,只不过永远都返回 null

结构图

其中 Component 是组合中对象声明接口,一般会实现所有公共类的所有接口,还要提供一个接口管理其子组件。

Leaf 表示叶子结点,没有子结点,相应的 Composite 就是有子结点的节点。

可以看到,组合模式就是将树状结构中所有节点统一抽象了,我们不需要关心叶子结点与非叶子结点的差异,而可以通过组合模式的抽象屏蔽掉这些差异,统一处理。

代码例子

下面例子使用 typescript 编写。

// 统一的抽象
class Component {
  // 添加子元素
  public add() {}
  // 获取名称
  public getName() {}
  // 获取子元素
  public getChildren() {}
}

// 非叶子结点
class Composite extends Component {
  public add(component: Component) {
    this.children.push(component)
  }

  public getName() {
    return this.name
  }

  public getChildren() {
    return this.children
  }
}

// 叶子结点
class Leaf extends Component {
  public add(component: Component) {
    throw Error('叶子结点无法添加元素')
  }

  public getName() {
    return this.name
  }

  public getChildren() {
    return null
  }
}

最后我们把对所有节点的操作都转为 Component 对象,而不用关心这个对象具体是 CompositeLeaf

弊端

组合模式进行了一层抽象,其实增加了复杂系统中业务复杂度。如果 CompositeLeaf 差异过大,那么统一抽象带来的理解成本是很高的。

同时,Leaf 不得不实现一些仅 Composite 存在的空函数,比如 add delete,即便这些方法对他们是无意义的,此时可能要进行统一的无效或错误处理,才能使业务层真正不用感知他们的区别,否则 add 可能会失败,其本质上还是将节点的区别暴露给了业务层。

总结

组合模式是针对树状结构这个特定场景的统一抽象方案,对降低系统复杂度有很重要的意义,同时也不要忘了过度抽象是有害的,我们要拿捏其中的度。

下图做了一个简单的解释:

程序中始终关注 Component 就行了,树状结构的差异已经被抹平。

讨论地址是:精读《设计模式 - Composite 组合模式》· Issue #284 · dt-fe/weekly

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