设计模式-组合模式、模板模式

embedded/2025/2/24 9:36:54/

组合模式

定义

  • 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;

  • 组合模式实现的最关键的地方是-简单对象和复合对象必须实现相同的接口。这就是组合模式能够将组合对象和简单对象进行一致处理的原因。

类图

角色

  • 抽象构件 (Component)角色: 这是一个抽象角色,它给参加组合的对象定义出了公共的接口以及默认行为,可以用来管理所有的子对象(在透明式的组合模式是这样的)。在安全式的组合模式里,构件角色并不定义出管理子对象的方法,这一定义由树枝结构对象给出;

  • 树叶构件(Leaf)角色: 树叶对象时没有下级子对象的对象,定义出参加组合的原始对象的行为;

  • 树枝构件(Composite) 角色:代表参加组合的有下级子对象的对象,树枝对象给出所有管理子对象的方法实现,如Add,Remove等;

优缺点

  • 优点
    • 组合模式使得客户端代码可以一致地处理对象和对象容器,无需关系处理的单个对象,还是组合的对象容器
    • 将“客户代码与复杂的对象容器结构”解耦
    • 可以更容易地往组合对象中加入新的构件
  • 缺点
    • 使得设计更加复杂,客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系

注意

  • 有时候系统需要遍历一个树枝结构的子构件很多次,这时候可以考虑把遍历子构件的结构存储在父构件里面作为缓存

  • 客户端尽量不要直接调用树叶类中的方法,而是借用其父类的多态性完成调用,这样可以增加代码的复用性

类型

  • 透明组合模式:透明组合模式的特点就是将组合对象所有的公共方法都定义在了抽象组件内,这样做的好处是客户端无需分辨当前对象是属于树枝节点还是叶子节点,因为它们具备了完全一致的接口,不过缺点就是叶子节点得到了一些不属于它的方法,这违背了接口隔离性原则

  • 安全组合模式:安全组合模式只是规定了系统各个层次的最基础的一致性行为,而把组合(树节点)本身的方法(如树枝节点管理子类)放到自身当中;

使用场景

  • 需要表示一个对象整体或部分的层次结构

  • 希望用户忽略组合对象与单个对象的不同,用户将统一的使用组合结构中的所有对象

使用案例

  • HashMap: HashMap中有一个putAll方法,参数是一个Map,这就是一种组合模式的体现

  • MyBatis中的SqlNode接口

模板模式

定义

        定义一个操作的算法骨架,而将一些步骤延迟到子类中,模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重新定义该算法的某些特定步骤;

类图

角色

  • 抽象类 (Abstract Class) :负责给出一个算法的轮廓和骨架,它由一个模板方法和若干个基本方法构成

  • 模板方法: 定义了算法的骨架,按某种顺序调用其包含的基本方法

  • 基本方法: 是整个算法中的一个步骤

    • 抽象方法: 在抽象类中申明,由具体子类实现

    • 具体方法:在抽象类中已经实现,在具体子类中可以继承或重写它

    • 钩子方法:在抽象类中已经实现,包括用于判断得逻辑方法和需要子类重写的空方法两种

  • 具体子类 (Concrete Class): 实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法,它们是一个顶级逻辑的一个组成步骤

优缺点

  • 优点

    • 它封装了不变部分,扩展可变部分。它把认为是不变部分的算法封装到父类中实现,而把可变部分算法由子类继承实现,便于子类继续拓展;

    • 它在父类中提取了公共的部分代码,便于代码复用

    • 部分方法是由子类实现的,因此子类可以通过拓展方式增加相应的功能,符合开闭原则

  • 缺点

    • 对每个不同的实现都需要定义一个子类,这会导致类个数的增加,系统更加庞大,设计也更加抽象

    • 父类中的抽象方法由子类实现,子类执行的结果会影响父类的结果,这导致一种反向的控制结构,它提高了代码阅读的难度

场景

  • 算法的整体步骤很固定,但其中个别部分易变时,这时候可以使用模板方法模式,将容易变的部分抽象出来,供子类实现;

  • 当多个子类存在公共的行为时,可以将其提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。首先,要识别现有代码中的不同之处,并且将不同之处分离为新的操作。最后,用一个调用这些新的操作的模板方法来替换这些不同的代码;

  • 当需要控制子类的扩展时,模板方法只在特定点调用钩子操作,这样就只允许这些点进行拓展;


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