组合模式与职责链模式编程实现

组合模式

简介

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。
动机

总部、分部和办事处是成树状结构，也就是有组织结构的，不可以简单的平行管理。
希望总公司的组织结构，比如人力资源部、财务部的管理功能可以复用于分公司。这其实是整体与部分可以被一致对待的问题。
适用性

想表示对象的“部分-整体”层次结构。
希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。
结构

参与者

Component
为组合中的对象声明接口。
在适当的情况下，实现所有类共有接口的缺省行为。
声明一个接口用于访问和管理Component的子组件。
在递归结构中定义一个接口，用于访问一个父部件，并在合适的情况下实现它。（可选）
Leaf
在组合中表示叶节点对象，叶节点没有子节点。
在组合中定义叶节点对象的行为。
Composite
定义有子部件的那些部件的行为。
存储子部件。
在Component接口中实现与子部件有关的操作。
Client
通过Component接口操纵组合部件的对象。

协作

用户使用Component类接口与组合结构中的对象进行交互。
如果接收者是一个叶节点，则直接处理请求。
如果接收者是一个Composite，它通常将请求发送给它的子部件，在转发请求之前与/或之后可能执行一些辅助操作。
效果

定义了包含基本对象和组合对象的类层次结构。
简化客户代码。
使得更容易添加新类型的组件。

职责链模式

简介

为解除请求的发送者和接收者之间的耦合，而使多个对象都有机会处理这个请求。
将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，指导有一个对象处理它为止。
动机

考虑公司中的请假申请。
公司中管理人员按等级从低到高分别有：经理、总监、总经理。
请假需要根据天数长短，向不同等级的管理人员申请，例如少于2天直接向经理申请即可，少于一周必须要总监批准，更长时间则需要总经理批准。
适用性

有多个对象可以处理一个请求，哪个对象处理该请求运行时刻自动确定。
想在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求。
可处理一个请求的对象集合应被动态指定。
结构

参与者

Handler
定义一个处理请求的接口。
实现后继链。
ConcreteHandler
处理它所负责的请求。
可访问它的后继者。
如果可处理该请求，就处理之；否则将该请求转发给它的后继者。
Client
向链上的ConcreteHandler对象提交请求。
效果

降低耦合度。
增强了给对象指派职责的灵活性。
不保证被接受。

实例

根据下图，利用组合模式构建该公司的结构。

即总公司下设上海华东分公司，华东分公司下设南京办事处和杭州办事处。其中，各级分公司均设有人力资源部和财务部。

利用组合模式构建好该结构后，利用职责链模式处理各地员工加薪请求。

例如，一南京员工提出加薪请求，如果加薪不超过1000元，南京办事处即可批准；如果超过1000元，则上报华东分公司，如果2000元以内，则批准；超过则上报北京总公司，如果不超过3000元，则总公司批准，否则拒绝。

UML

组合模式Component是对象声明接口，对应于职责链模式的Handler,两个模式的代码可以合并。

另外通过增加low, bound两个变量来控制if语句数量，减少类的数目。因此职责链中的多个ConcreteHandler对应于一个具体的ConcreteCompany。

代码

#include<iostream>
#include<list>
#include <typeinfo>
 
using namespace std;
 
class Component{
public:
    Component(string name){
        this->name = name;
    }
    virtual void Add(Component* c) = 0;
    virtual void Remove(Component* c) = 0;
    virtual void Display(int depth) = 0;
    void SetSuccessor(Component* s){
        this->successor = s;
    }
    void SetBound(int low, int high){
        this->low = low;
        this->high = high;
    }
    virtual void HandleReauest(int request) = 0;
protected:
    string name;
    int low, high;
    Component* successor;
};
 
class Subcom : public Component{
public:
    Subcom(string name) : Component(name){}
    void Add(Component* c){
        cout<<"Cannot add to a leaf";
    }
    void Remove(Component* c){
        cout<<"Cannot remove from a leaf";
    }
    void Display(int depth){
        for(int i = 0; i <= depth; i++)
            cout<<"--";
        cout<<name<<endl;
    }
    void HandleReauest(int request){
        
    }
};
 
class ConcreteCompany: public Component{
private:
    list<Component*> children;
public:
    ConcreteCompany(string name): Component(name){}
    void Add(Component *c){
        children.push_back(c);
    }
    void Remove(Component *c){
        children.remove(c);
    }
    void Display(int depth){
        for(int i = 0; i <= depth; i++)
            cout<<"--";
        cout<<name<<endl;
        for(Component* child : children){
            child->Display(depth + 1);
        }
    }
    void HandleReauest(int request){
        if(request >= low && request <= high){
            cout<<this->name<<"处理请求: "<<request<<endl;
        }else if(successor != NULL){
            cout<<this->name<<"处理失败"<<endl;
            successor->HandleReauest(request);
        }else{
            cout<<this->name<<"加薪拒绝"<<request<<endl;
        }
    }
};
 
/* 
即总公司下设上海华东分公司，华东分公司下设南京办事处和杭州办事处。其中，各级分公司均设有人力资源部和财务部。
 
用组合模式构建好该结构后，利用职责链模式处理各地员工加薪请求。
 
例如，一南京员工提出加薪请求，如果加薪不超过1000元，南京办事处即可批准；如果超过1000元，则上报华东分公司，如果2000元以内，则批准；超过则上报北京总公司，如果不超过3000元，则总公司批准，否则拒绝。、
 
实验报告内容:	
 
 */
 
 
int main(){
    Component *root = new ConcreteCompany("总公司");
    root->Add(new Subcom("人力资源部"));
    root->Add(new Subcom("财务部"));
    root->SetBound(2000, 3000);
 
    Component *huadong = new ConcreteCompany("上海华东分公司");
    huadong->Add(new Subcom("人力资源部"));
    huadong->Add(new Subcom("财务部"));
    huadong->SetBound(1000, 2000);
 
 
    Component *nanjing = new ConcreteCompany("南京办事处");
    nanjing->Add(new Subcom("人力资源部"));
    nanjing->Add(new Subcom("财务部"));
    nanjing->SetBound(0, 1000);
 
    Component *hanzhou = new ConcreteCompany("杭州办事处");
    hanzhou->Add(new Subcom("人力资源部"));
    hanzhou->Add(new Subcom("财务部"));
    hanzhou->SetBound(0, 1000);
 
    nanjing->SetSuccessor(huadong);
    hanzhou->SetSuccessor(huadong);
    huadong->SetSuccessor(root);
    root->SetSuccessor(NULL);
    huadong->Add(nanjing);
    huadong->Add(hanzhou);
 
    root->Add(huadong);
    root->Display(1);
    cout<<"*********************"<<endl;
    nanjing->HandleReauest(100);
    cout<<"*********************"<<endl;
    hanzhou->HandleReauest(1500);
    cout<<"*********************"<<endl;
    hanzhou->HandleReauest(2100);
    cout<<"*********************"<<endl;
    hanzhou->HandleReauest(3100);
    return 0;
}
//

结果

总结

①本次需要将职责链模式与组合模式合并，其中组合模式Component是对象声明接口，对应于职责链模式的Handler。

②组合模式中的节点需要放到当前父节点的list中，对于容器list，需要掌握对应的STL语句。

③对于职责链模式，为了减少类的数量和耦合需要设置low和high两个上下界。类虽然少了，但是对象没有减少，这些对象形成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理了它为止。通过当前对象的name来指示客户端选择。

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