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JavaScript设计模式(八):组合模式

组合模式:又叫 “部分整体” 模式,将对象组合成树形结构,以表示 “部分-整体” 的层次结构。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。

生活小栗子:文件目录,DOM 文档树

模式特点

  1. 表示 “部分-整体” 的层次结构,生成 "树叶型" 结构;
  2. 一致操作性,树叶对象对外接口保存一致(操作与数据结构一致);
  3. 自上而下的的请求流向,从树对象传递给叶对象;
  4. 调用顶层对象,会自行遍历其下的叶对象执行。

树叶型结构

代码实现

树对象和叶对象接口统一,树对象增加一个缓存数组,存储叶对象。执行树对象方法时,将请求传递给其下叶对象执行。

// 树对象 - 文件目录
class CFolder {
    constructor(name) {
        this.name = name;
        this.files = [];
    }

    add(file) {
        this.files.push(file);
    }

    scan() {
        for (let file of this.files) {
            file.scan();
        }
    }
}

// 叶对象 - 文件
class CFile {
    constructor(name) {
        this.name = name;
    }

    add(file) {
        throw new Error('文件下面不能再添加文件');
    }

    scan() {
        console.log(`开始扫描文件:${this.name}`);
    }
}

let mediaFolder = new CFolder('娱乐');
let movieFolder = new CFolder('电影');
let musicFolder = new CFolder('音乐');

let file1 = new CFile('钢铁侠.mp4');
let file2 = new CFile('再谈记忆.mp3');
movieFolder.add(file1);
musicFolder.add(file2);
mediaFolder.add(movieFolder);
mediaFolder.add(musicFolder);
mediaFolder.scan();

/* 输出:
开始扫描文件:钢铁侠.mp4
开始扫描文件:再谈记忆.mp3
*/
复制代码

CFolderCFile 接口保持一致。执行 scan() 时,若发现是树对象,则继续遍历其下的叶对象,执行 scan()

JavaScript 不同于其它静态编程语言,实现组合模式的难点是保持树对象与叶对象之间接口保持统一,可借助 TypeScript 定制接口规范,实现类型约束。

// 定义接口规范
interface Compose {
    name: string,
    add(file: CFile): void,
    scan(): void
}

// 树对象 - 文件目录
class CFolder implements Compose {
    fileList = [];
    name: string;

    constructor(name: string) {
        this.name = name;
    }

    add(file: CFile) {
        this.fileList.push(file);
    }

    scan() {
        for (let file of this.fileList) {
            file.scan();
        }
    }
}

// 叶对象 - 文件
class CFile implements Compose {
    name: string;

    constructor(name: string) {
        this.name = name;
    }

    add(file: CFile) {
        throw new Error('文件下面不能再添加文件');
    }

    scan() {
        console.log(`开始扫描:${this.name}`)
    }
}

let mediaFolder = new CFolder('娱乐');
let movieFolder = new CFolder('电影');
let musicFolder = new CFolder('音乐');

let file1 = new CFile('钢铁侠.mp4');
let file2 = new CFile('再谈记忆.mp3');
movieFolder.add(file1);
musicFolder.add(file2);
mediaFolder.add(movieFolder);
mediaFolder.add(musicFolder);
mediaFolder.scan();

/* 输出:
开始扫描文件:钢铁侠.mp4
开始扫描文件:再谈记忆.mp3
*/
复制代码

透明性的安全问题

组合模式的透明性,指的是树叶对象接口保持统一,外部调用时无需区分。但是这会带来一些问题,如上述文件目录的例子,文件(叶对象)下不可再添加文件,因此需在文件类的 add() 方法中抛出异常,以作提醒。

误区规避

1. 组合不是继承,树叶对象并不是父子对象

组合模式的树型结构是一种 HAS-A(聚合)的关系,而不是 IS-A 。树叶对象能够合作的关键,是它们对外保持统一接口,而不是叶对象继承树对象的属性方法,两者之间不是父子关系。

2. 叶对象操作保持一致性

叶对象除了与树对象接口一致外,操作也必须保持一致性。一片叶子只能生在一颗树上。调用顶层对象时,每个叶对象只能接收一次请求,一个叶对象不能从属多个树对象。

3. 叶对象实现冒泡传递

请求传递由树向叶传递,如果想逆转传递过程,需在叶对象中保留对树对象的引用,冒泡传递给树对象处理。

4. 不只是简单的子集遍历

调用对象的接口方法时,如果该对象是树对象,则会将请求传递给叶对象,由叶对象执行方法,以此类推。不同于迭代器模式,迭代器模式遍历并不会做请求传导。

应用场景

  1. 优化处理递归或分级数据结构(文件系统 - 目录文件管理);
  2. 与其它设计模式联用,如与命令模式联用实现 “宏命令”。

优缺点

  • 优点:
    • 忽略组合对象和单个对象的差别,对外一致接口使用;
    • 解耦调用者与复杂元素之间的联系,处理方式变得简单。
  • 缺点
    • 树叶对象接口一致,无法区分,只有在运行时方可辨别;
    • 包裹对象创建太多,额外增加内存负担。

参考文章

本文首发Github,期待Star! github.com/ZengLingYon…

作者:以乐之名 本文原创,有不当的地方欢迎指出。转载请指明出处。

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