(Boolan) C++设计模式 第三周笔记(一)

Composite 模式

一、描述

概念: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的使用具有一致性。

Composite 模式的典型结构图为:

二、实例:

大家在上学的时候应该都学过“数据结构”这门课程吧,还记得其中有一节叫“二叉树”吧,我们上学那会儿这一章节是必考内容,左子树,右子树,什么先序遍历后序遍历什么,重点就是二叉树的的遍历, 我还记得当时老师就说,考试的时候一定有二叉树的构建和遍历,现在想起来还是觉的老师是正确的,树状结果在实际项目应用的非常广泛。

咱就先说个最常见的例子,公司的人事管理就是一个典型的树状结构,你想想你公司的结构是不是这样:

老大,往下一层一层的管理,最后到我们这层小兵,很典型的树状结构(说明一下,这不是二叉树,有关二叉树的定义可以翻翻以前的教科书),我们今天的任务就是要把这个树状结构实现出来,并且还要把它遍历一遍, 你要确认你建立的树是否有问题呀。 从这个树状结构上分析,有两种节点:有分支的节点(如研发部经理)和无分支的节点(如员工 A、员工 D 等),我们增加一点学术术语上去,总经理叫做根节点(是不是想到 XML 中的那个根节点 root,那就对了), 类似研发部经理有分支的节点叫做树枝节点,类似员工 A 的无分支的节点叫做树叶节点,都很形象,三个类型的的节点,那是不是定义三个类就可以?好,我们按照这个思路走下去,先看我们自己设计的类图:

这个类图是初学者最容易想到的类图(这个类图有缺陷了),你有没有发觉有问题?getInfo 每个接口都有为什么不能抽象出来? Root 类和 Branch 类有什么差别?为什么要定义成两个接口两个类?如果我要加一个任职期限,你是不是每个类都需要修改?如果我要后序遍历(从员工找到他的上级领导)能做吗?——彻底晕菜了!

问题很多,我们一个一个解决,先说抽象的问题,确实可以吧 IBranch 和 IRoot 合并成一个接口,这个我们先肯定下来,这是个比较大的改动,我们先画个类图(类名稍微做下变化):

注释:

main(),客户

CCorpNode,抽象基类,实现基本信息

CBranchNode,树枝节点,实现Addordinate() 函数和GetSubordinate()函数

CLeafNode,叶子节点,IsLeaf属性总是“true”

说明:组合模式主要是实现在CBranchNode对象里增加对其它对象的数组,如vector,数组里可以存放CBranchNode和CLeafNode对象。 这样方便进行遍历操作。

注意:组合模式有透明组合模式和安全组合模式。 透明组合模式是将Addordinate和GetSubordinate这两个函数也抽象到CCorpNode基类里,这增加了操作叶子节点的难度,更易出现逻辑问题。 所以尽量使用安全模式。

这个简单了,可以想像一下TreeView和TreeNode基本上是这个意思了,将很多数据组织在一块。

代码:

抽象基类,实现基本信息:CorpNode类

CorpNode.h

#ifndef __Composite__CorpNode__ 

#define __Composite__CorpNode__ 


#include  

using std::string; 


class CCorpNode { 

public: 

    CCorpNode(void); 

    CCorpNode(string _name,string _pos,string _salary); 

    virtual ~CCorpNode(void); 

    virtual string GetInfo(); 

    void SetParent(CCorpNode *_pParent); 

    CCorpNode *GetParent(); 

    virtual bool IsLeaf() = 0; 

private: 

    string m_name; 

    string m_position; 

    string m_salary; 

protected: 

    bool m_isLeaf; 

    CCorpNode *m_pParent; 

}; 


CorpNode.cpp

#include "CorpNode.h" 

CCorpNode::CCorpNode(void) 

    m_name = ""; 

    m_position = ""; 

    m_salary = "0"; 


CCorpNode::CCorpNode(string _name,string _pos,string _salary):m_name(_name), m_position(_pos), m_salary(_salary) 



CCorpNode::~CCorpNode(void) 



string CCorpNode::GetInfo() 

    string info = ""; 

    info.append("姓名: "); 

    info.append(this->m_name); 

    info.append("\t职位:"); 

    info.append(this->m_position); 

    info.append("\t薪水:"); 

    info.append(this->m_salary); 


    return info; 


void CCorpNode::SetParent(CCorpNode *_pParent) 

    this->m_pParent = _pParent; 


CCorpNode * CCorpNode::GetParent() 

    return this->m_pParent; 

树枝节点:BranchNode类

BranchNode.h

#ifndef __Composite__BranchNode__ 

#define __Composite__BranchNode__ 


#include  

#include "CorpNode.h" 

#include  

using std::vector; 

using std::string; 


class CBranchNode:public CCorpNode 

public: 

    CBranchNode(void); 

    CBranchNode(string name,string pos,string salary); 

    ~CBranchNode(void); 

    void Add(CCorpNode* pcorpNode); 

    vector GetSubordinateInfo(); 

    bool IsLeaf(); 

private: 

    vector m_subordinateList; 

}; 


BranchNode.cpp

#include "BranchNode.h" 


CBranchNode::CBranchNode(void) 

    m_isLeaf = false; 


CBranchNode::CBranchNode(string name ,string pos,string salary):CCorpNode(name,pos,salary) 

    m_isLeaf = false; 


CBranchNode::~CBranchNode(void) 



void CBranchNode::Add(CCorpNode *pcorpNode) 

    pcorpNode->SetParent(this); 

    m_subordinateList.push_back(pcorpNode); 


vector CBranchNode::GetSubordinateInfo() 

    return this->m_subordinateList; 


bool CBranchNode::IsLeaf() 

    return m_isLeaf; 

叶子节点:LeafNode类

LeafNode.h

#ifndef __Composite__LeafNode__ 

#define __Composite__LeafNode__ 


#include  

#include "CorpNode.h" 

class CLeafNode:public CCorpNode 

public: 

    CLeafNode(void); 

    CLeafNode(string name,string pos,string salary); 

    ~CLeafNode(void); 

    bool IsLeaf(); 

}; 

LeafNode.cpp

#include "LeafNode.h" 


CLeafNode::CLeafNode(void) 

    m_isLeaf = true; 


CLeafNode::CLeafNode(string name ,string pos,string salary):CCorpNode(name,pos,salary) 

    m_isLeaf = true; 


CLeafNode::~CLeafNode(void) 



bool CLeafNode::IsLeaf() 

    return m_isLeaf; 

客户:main主程序

main.cpp

#include  

#include "CorpNode.h" 

#include "BranchNode.h" 

#include "LeafNode.h" 

#include "CConvert.h" 

using std::cout; 


string getTreeInfo(CBranchNode *root) 

    vector subordinateList = root->GetSubordinateInfo(); 

    string info = ""; 


    for (vector::iterator it = subordinateList.begin();it != subordinateList.end();it++) 

    { 

        if ((*it)->IsLeaf()) 

        { 

            info = info.append("  "+(*it)->GetInfo()+"\n"); 

        } 


      else 

        { 

          info = info.append((*it)->GetInfo()+"\n"+getTreeInfo((CBranchNode*)(*it))); 

        } 

    } 

    return info; 



CBranchNode *compositeCorpTree() 

    //首先产生总经理CEO 

    CBranchNode *root = new CBranchNode("王大麻子","总经理","100000"); 

    //把三个部门经理产生出来 

    CBranchNode *developDep = new CBranchNode("刘大瘸子","研发部门经理","10000"); 

    CBranchNode *salesDep = new CBranchNode("马二拐子","销售部门经理","20000"); 

    CBranchNode *financeDep = new CBranchNode("赵三驼子","财务部经理","10000"); 


    //再把三个小组长产生出来 

    CBranchNode *firstDevGroup = new CBranchNode("杨三乜斜","开发一组组长","5000"); 

    CBranchNode *secondDevGroup = new CBranchNode("吴大棒槌","开发二组组长","6000"); 


    //把所有的小兵都产生出来 

    CLeafNode *a = new CLeafNode("a","开发人员","2000"); 

    CLeafNode *b = new CLeafNode("b","开发人员","2000"); 

    CLeafNode *c = new CLeafNode("c","开发人员","2000"); 

    CLeafNode *d = new CLeafNode("d","开发人员","2000"); 

    CLeafNode *e = new CLeafNode("e","开发人员","2000"); 

    CLeafNode *f = new CLeafNode("f","开发人员","2000"); 

    CLeafNode *g = new CLeafNode("g","开发人员","2000"); 

    CLeafNode *h = new CLeafNode("h","销售人员","2000"); 

    CLeafNode *i = new CLeafNode("i","销售人员","2000"); 

    CLeafNode *j = new CLeafNode("i","财务人员","2000"); 

    CLeafNode *k = new CLeafNode("k","CEO秘书","2000"); 

    CLeafNode *zhengLaoLiu = new CLeafNode("郑老六","研发部副经理","2000"); 


    //开始组装 

    //CEO下有三个部门经理和一个秘书 


    root->Add(developDep); 

    root->Add(salesDep); 

    root->Add(financeDep); 


    root->Add(k); 


    //研发部经理 

    developDep->Add(zhengLaoLiu); 

    developDep->Add(firstDevGroup); 

    developDep->Add(secondDevGroup); 


    //看看开发两个开发小组下有什么 

    firstDevGroup->Add(a); 

    firstDevGroup->Add(b); 

    firstDevGroup->Add(c); 

    secondDevGroup->Add(d); 

    secondDevGroup->Add(e); 

    secondDevGroup->Add(f); 


    //再看销售部下的人员情况 

    salesDep->Add(h); 

    salesDep->Add(i); 


    //最后一个财务 

    firstDevGroup->Add(j); 


    return root; 


    delete zhengLaoLiu,k,j,i,h,g,f,e,d,c,b,a,secondDevGroup,firstDevGroup,financeDep,salesDep,developDep,root; 



int main(int argc, const char * argv[]) 




    CBranchNode *CEO =  compositeCorpTree(); 

    cout<GetInfo()<

    cout<< getTreeInfo(CEO); 

    // insert code here... 

    //printf("Hello, World!\n"); 

    return 0; 

结果如下:

享元模式

一、描述

设计模式中的享元模式,避免大量拥有相同内容的小类的开销(如耗费内存),使大家共享一个类(元类).

在面向对象系统的设计何实现中,创建对象是最为常见的操作。 这里面就有一个问题:如果一个应用程序使用了太多的对象,就会造成很大的存储开销。 特别是对于大量轻量级(细粒度)的对象,比如在文档编辑器的设计过程中,我们如果为没有字母创建一个对象的话,系统可能会因为大量的对象而造成存储开销的浪费。 例如一个字母“a”在文档中出现了100000 次,而实际上我们可以让这一万个字母“a”共享一个对象,当然因为在不同的位置可能字母“a”有不同的显示效果(例如字体和大小等设置不同),在这种情况我们可以为将对象的状态分为“ 外部状态”和“内部状态”,将可以被共享(不会变化)的状态作为内部状态存储在对象中,而外部对象(例如上面提到的字体、大小等)我们可以在适当的时候将外部对象最为参数传递给对象(例如在显示的时候,将字体、大小等信息传递给对象)。

其典型的结构图为:

可以从图 2-1 中看出,Flyweight 模式中有一个类似 Factory 模式的对象构造工厂

FlyweightFactory,当客户程序员(Client)需要一个对象时候就会向 FlyweightFactory 发出请求对象的消息 GetFlyweight()消息,FlyweightFactory 拥有一个管理、 存储对象的“仓库”(或者叫对象池,vector 实现),GetFlyweight()消息会遍历对象池中的对象,如果已经存在则直接返回给 Client,否则创建一个新的对象返回给 Client。 当然可能也有不想被共享的对象(例如结构图中的 UnshareConcreteFlyweight),但不在本模式的讲解范围,故在实现中不给出。

二、实例

如上所描述的信息,创建类图:

注释:

main:客户程序员(Client)

FlyweightFactory:“仓库”(对象池),

Flyweight:对象池中的对象

ConcreteFlyweight:被共享的对象

代码:

仓库”(对象池):FlyweightFactory类

FlyweightFactory.h

#ifndef __Flyweight__FlyweightFactory__ 

#define __Flyweight__FlyweightFactory__ 


#include  

#include "Flyweight.h" 

#include  

#include  

#include "ConcreteFlyweight.h" 

using std::cout; 

using std::endl; 

using std::string; 

using std::vector; 


class FlyweightFactory 

public: 

    FlyweightFactory(); 

    ~FlyweightFactory(); 

    Flyweight* GetFlyweight(const string &key); 

private: 

    vector _fly; 


}; 


FlyweightFactory.cpp

#include "FlyweightFactory.h" 


FlyweightFactory::FlyweightFactory() 



FlyweightFactory::~FlyweightFactory() 



Flyweight* FlyweightFactory::GetFlyweight(const string &key) 

    vector::iterator it = _fly.begin(); 


    for (; it != _fly.end(); it++) 

    { 

        if ((*it)->GetIntrinsicState() == key) 

        { 

            cout<<"already created by users...."<

            return *it; 

        } 


    } 

    Flyweight *fn = new ConcreteFlyweight(key); 


    _fly.push_back(fn); 

    return fn; 


对象池中的对象:Flyweight类

Flyweight.h

#ifndef __Flyweight__Flyweight__ 

#define __Flyweight__Flyweight__ 


#include  

#include  

using std::string; 


class Flyweight 

public: 

    Flyweight(void); 

    virtual ~Flyweight(void); 

    virtual void Operation(const string& extrinsicState); 

    string GetIntrinsicState(); 

protected: 

    Flyweight(string intrinsicState); 


private: 

    string _intrinsicState; 


}; 


Flyweight.cpp

#include "Flyweight.h" 


Flyweight::Flyweight(void) 



Flyweight::Flyweight(string intrinsicState) 

    this->_intrinsicState = intrinsicState; 


Flyweight::~Flyweight() 



void Flyweight::Operation(const string &extrinsicState) 



string Flyweight::GetIntrinsicState() 

    return this->_intrinsicState; 

被共享的对象:ConcreteFlyweight

ConcreteFlyweight.h

#ifndef __Flyweight__ConcreteFlyweight__ 

#define __Flyweight__ConcreteFlyweight__ 


#include  

#include "Flyweight.h" 

class ConcreteFlyweight:public Flyweight 

public: 

    ConcreteFlyweight(void); 

    ConcreteFlyweight(string intrinsicState); 

    ~ConcreteFlyweight(); 

    void Operation(const string& extrinsicState); 


}; 


ConcreteFlyweight.cpp

#include "ConcreteFlyweight.h" 

using std::cout; 

using std::endl; 


ConcreteFlyweight::ConcreteFlyweight(void) 



ConcreteFlyweight::ConcreteFlyweight(string intrinsicState) 

    cout<<"ConcreteFlyweight Build....."<


ConcreteFlyweight::~ConcreteFlyweight() 



void ConcreteFlyweight::Operation(const string &extrinsicState) 

    cout<<"ConcreteFlyweight:内蕴["<GetIntrinsicState()<<"] 外 蕴["<

客户程序员(Client)

main.cpp

#include  

#include "Flyweight.h" 

#include "ConcreteFlyweight.h" 

#include "FlyweightFactory.h" 

using namespace std; 



int main(int argc, const char * argv[]) 


    FlyweightFactory *fc = new FlyweightFactory(); 

    Flyweight* fw1 = fc->GetFlyweight("hello"); 

    Flyweight* fw2 = fc->GetFlyweight("world!"); 

    Flyweight* fw3 = fc->GetFlyweight("hello2"); 

    // insert code here... 

    std::cout << "Hello, World!\n"; 

    return 0; 

结果如下:

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