Компоновщик

Composite

Назначение

Компоновщик (Composite) - структурный паттерн проектирования, который позволяет сгруппировать объекты в древовидные структуры для представления иерархий "часть-целое". Позволяет клиентам единообразно трактовать индивидуальные и составные объекты.

Используется в случаях, когда:

• Необходимо объединять группы схожих объектов и управлять ими.

• Объекты могут быть как примитивными (элементарными), так и составными (сложными). Составной объект может включать в себя коллекции других объектов, образуя сложные древовидные структуры.

Пример: директория файловой системы состоит из элементов, каждый их которых также может быть директорией.

• Код клиента работает с примитивными и составными объектами единообразно.

Решаемые задачи

• композиция объектов

Дает возможность представления иерархии объектов вида часть-целое. С помощью композиции можно создавать древовидные структуры объектов, группировать объекты в контейнеры и управлять ими единообразно.

• предоставление единообразного интерфейса

Единообразная трактовка клиентами составных и индивидуальных объектов, то есть паттерн компоновщик позволяет клиентам взаимодействовать с отдельными объектами и группами объектов (составными объектами) через единый интерфейс.

В качестве клиентов может выступать пользовательский код или другие классы, взаимодействующие с объектами иерархии Composite.

• создание рекурсивных операций

Паттерн компоновщик позволяет выполнять операции на составных объектах рекурсивно. Когда операция вызывается на составном объекте, он автоматически распространяет операцию на все объекты в иерархии, включая объекты, содержащие другие объекты. Происходит рекурсивный проход по иерархии. Таким образом, можно легко применять операции как к отдельным объектам, так и ко всему дереву объектов.

UML диаграмма

UML диаграмма паттерна "Компоновщик"

Преимущества

• упрощение архитектуры клиентского кода

Предоставление клиентскому коду удобного и единого интерфейса для работы как с отдельными, так и с составными объектами позволяет ему работать с иерархией объектов без необходимости проверять их типы и выбирать разные пути обработки.

• повышение гибкости и расширяемости системы за счет добавления новых компонентов в иерархию без изменения существующего кода

• возможность выполнения рекурсивных операций на составных объектах

• предоставление удобных методов для добавления, удаления и обхода компонентов в иерархии объектов

Недостатки

• потребность в создании сущности, отвечающей за за логику сборки компоновщика, которая может оказаться нетривиальной

• нетривиальная логика обхода и работы с сущностью как с контейнером, если в компоновщике содержатся другие компоновщики

• потеря типизации

Использование общего интерфейса может привести к потере типизации и нарушению статической проверки типов. Появляется необходимость решать проблему типизации вынесением всех методов из компоновщика в класс компонента. В свою очередь, это приводит к следующей проблеме

• появление нелогичных операций

Максимизация интерфейса класса компонент, приводит к тому, что у подклассов появляются нелогичные операции

Связь с другими паттернами

• Цепочка обязанностей: отношение компонент-родитель используется в паттерне цепочка обязанностей.
• Декоратор: паттерн декоратор часто применяется совместно с компоновщиком. Когда декораторы и компоновщики используются вместе, у них обычно бывает общий родительский класс. Поэтому декораторам придется поддержать интерфейс компонента такими операциями, как Add, Remove.
• Приспособленец: паттерн приспособленец позволяет разделять компоненты, но ссылаться на своих родителей они уже не могут.
• Итератор: итератор можно использовать для обхода составных объектов.
• Посетитель: посетитель локализует операции и поведение, которые в противном случае пришлось бы распределять между классами Composite и Leaf

Leaf – лист:

– представляет листовые узлы композиции и не имеет потомков;

– определяет поведение примитивных объектов в композиции;

Composite – составной объект:

– определяет поведение компонентов, у которых есть потомки;

– хранит компоненты-потомки;

– реализует относящиеся к управлению потомками операции в интерфейсе класса Component;

Component – компонент:

– объявляет интерфейс для компонуемых объектов;

– предоставляет подходящую реализацию операций по умолчанию, общую для всех классов;

– объявляет интерфейс для доступа к потомкам и управления ими;