Obiektowe metody projektowania systemów The Composite DESIGN PATTERN

Plan:  Relacja Agregacji  Relacja Kompozycji  Intencja wzorca Composite  Przykład zastosowania  Kiedy używać Composite pattern?  Struktura  Składniki struktury  Współpraca i konsekwencje  Problem implementacji  Prosty kod  Podsumowanie  Bibliografia

Relacja „composition”

Relacja „aggregation”

Intencja wzorca  Jednakowe traktowanie przez użytkownika  pojedynczych obiektów  kompozycji kilku obiektów  Komponowanie obiektów do struktury drzewa  Budowanie na zasadzie rekursywnej agregacji

Przykład zastosowania

Kiedy używać Composite pattern ? 1)Kiedy chcemy przedstawić obiekty w hierarchii part-whole, czyli w postaci drzewa 2)Kiedy chcemy, żeby użytkownik traktował jednakowo zarówno jeden obiekt, jak również kontener zawierający kilka obiektów

Struktura

Składniki struktury Component (Graphic)  Stanowi interfejs obsługi obiektów drzewa  Implementuje defaultowe zachowania dla wszystkich obiektów  Deklaruje interfejs metod obsługi „dzieci” Leaf (Line, Rectangle)  Reprezentuje obiekty bazowe nie posiadające „dzieci”  Definiuje zachowanie obiektów podstawowych Composite (Group)  Definiuje zachowanie dla komponentów posiadających „dzieci”  Przetrzymuje komponenty  Implementuje metody obsługi „dzieci” Client  Manipuluje obiektami poprzez interfejs klasy Component

Współpraca i konsekwencje  Client używa interfejsu klasy Component do operowania obiektami. Gdy odwołuje się do :  Leaf – żądanie odnosi się bezpośrednio do obiektu  Composite – następuje przekierowanie żądania do obiektów „dzieci”, wykonując przy tym dodatkowe operacje przed i/lub po przekazaniu żądania  Konsekwencje:  Obiekt Composite jest dla klienta również obiektem bazowym  Kod klienta zostaje uproszczony poprzez jednakowe traktowanie obiektów  Dodanie nowego rodzaju klasy Component nie wymaga zmiany kodu klienta  Trudności z ograniczeniem rodzajów elementów mogących składać się na obiekt Composite  Dodanie nowej metody wymaga zmiany we wszystkich klasach

Problem implementacji Wyraźne referencje „rodzica”: utrzymywanie relacji „dziecko- rodzic” upraszcza przejścia i zarządzanie w strukturze Współdzielenie komponentów: zmniejsza zasoby pamięci ale komponent nie ma już unikalnego „rodzica” Metody obsługi „dzieci”: mają sens tylko dla obiektów Composite ale są deklarowane dla wszystkich komponentów. Imlementacja defaultowa metod AddChild() i RemoveChild() zgłasza wyjątek przy niewłaściwym posługiwaniu się komponentami np. próba dodania elementu do obiektu nie mogącego posiadać „dzieci”

Prosty kod: class Graphic { public: Graphic(); virtual ~Graphic; virtual void Draw(); virtual void AddChild(Graphic g) virtual void RemoveChild(Graphic g) virtual Graphic GetChild(int i) virtual int ChildCount() }

Prosty kod c.d.: class Rectangle public: Graphic { public: int x, y, w, h; Rectangle( int newX, int newY, int newW, int newH) {x=newX; y=newY; w=newW; h=newH; } void Draw() { g.drawRectangle(x, y, w, h); } } class Line public: Graphic { public: int x0, y0, x1, y1; Line( int newX0, int newY0, int newX1, int newY1) {x0=newX0; y0=newY0; x1=newX1; y1=newY1; } void Draw() { g.drawLine (x0, y0, x1, y1); } }

Prosty kod c.d.: class Group extends Graphic { public: Vector GraphicGroup = new Vector(); void Draw() { for(int i=0; i<GraphicGroup.size(); i++) { ((Graphic)GraphicGroup.elementAt(i)).Draw(); } void AddChild(Graphic g) { GraphicGroup.addElement(g); } void RemoveChild(Graphic g) { GraphicGroup.removeElement(g); } Graphic GetChild(int i) { return GraphicGroup.elementAt(i); } int ChildCount() { GraphicGroup.size(); } }

Prosty kod c.d.: class Program { public: static void main(String args[]) { Group picture=new Group(); picture.AddChild(new Line(0,0,10,10)); picture.AddChild(new Rectangle(0,0,10,10)); picture.Draw(); } }

Podsumowanie: Composite pattern pozwala użytkownikowi traktować podstawowe obiekty (leafs) oraz ich kompozycje (composites) jednakowo Wszystkie komponenty posiadają podobny interfejs Obiekty typu Composite wykonują operacje poprzez delegowanie akcji do swoich komponentów (children) Pozwala na konstruowanie rekursywnych struktur o dowolnej złożoności Obiekty typu Composite mogą mieć z góry określoną, jak również dowolną liczbę komponentów Dodanie nowego komponentu sprowadza się wyłącznie do dodania nowej klasy Dodanie nowej metody wymaga zmiany we wszystkich klasach, chyba że zaimplementowany jest pattern Visitor

Klasa abstrakcyjna class Equipment { public: Equipment(){}; Equipment(const char* ); virtual ~Equipment(); const char* Name(); virtual void SetPrice(double); virtual double ShowPrice(); virtual void Add (Equipment* ); virtual bool Remove(Equipment* ); private: const char* name; double price; };

Implementacja Equipment::Equipment(const char* nazwa) { this->name = nazwa;} Equipment::~Equipment() {} const char* Equipment::Name() { return name;} double Equipment::ShowPrice() { return 0;} void Equipment::SetPrice(double price) { cout<<"Ustawienie ceny jest niewożliwe"<<endl; } void Equipment::Add(Equipment* e) { cout<<"Proba dodania elementu jest niemozliwa"<<endl; } bool Equipment::Remove(Equipment* e) { return 0; }

Klasa Composite #include using namespace std; class Equipment_Composite : public Equipment { public: Equipment_Composite(){}; Equipment_Composite(const char*); virtual ~Equipment_Composite(); const char* Name(); double ShowPrice(); void Add (Equipment* ); bool Remove(Equipment* ); private: const char* name; list ChildList; list ::iterator i; };

Implementacja Equipment_Composite::Equipment_Composite(const char* nazwa) { this->name=nazwa; } Equipment_Composite::~Equipment_Composite() {} void Equipment_Composite::Add(Equipment* e) { ChildList.push_front(e); } bool Equipment_Composite::Remove(Equipment* e) { if(e!=NULL) { ChildList.remove(e); return 1; } else return 0; } const char* Equipment_Composite::Name() { return name; } double Equipment_Composite::ShowPrice() { double total=0; for (i = ChildList.begin(); i != ChildList.end(); ++i) total += (*i)->ShowPrice(); return total; }

Liście:FloppyDisk,HardDrive,Monitor,Memory class FloppyDisk : public Equipment { public: FloppyDisk(const char*); virtual ~FloppyDisk(); const char* Name(); double ShowPrice(); void SetPrice(double); private: const char* name; double price; };

Implementacja FloppyDisk::FloppyDisk(const char* nazwa) { this->name=nazwa; price=0; } FloppyDisk::~FloppyDisk() {} const char* FloppyDisk::Name() {return name; } double FloppyDisk::ShowPrice() { if(price==0) { cout<<"Nie ustalono jeszcze ceny"<<endl; return 0; } elsereturn price; } void FloppyDisk::SetPrice(double cena) { this->price=cena; }

Kod użytkownika int main(int argc, char* argv[]) { FloppyDisk* first= new FloppyDisk("Pen Drive"); first->SetPrice(10); cout Name() ShowPrice()<<endl; Memory* second= new Memory( "512 DDRAM"); HardDrive* third= new HardDrive( "40GB "); Monitor* fourth= new Monitor( "17' LCD "); Equipment_Composite* Komputer= new Equipment_Composite("Komputer"); Komputer->Add(first); Komputer->Add(second); Komputer->Add(third); cout Name() ShowPrice()<<endl; Equipment_Composite* Zestaw= new Equipment_Composite("Zestaw"); Zestaw->Add(Komputer); Zestaw->Add(fourth); cout Name() ShowPrice()<<endl; return 0; }

Bibliografia: Gamma E.,Helm R.,Johnson R., Vlissides J.: Design Patterns: Elements of Reusable Object- Oriented Software, Addison-Wesley, 1995 Shalloway A.,Trott J.R.: Design Patterns Explained, Addison-Wesley, s/designPattern/dPattern_wholePart.htm Karel Driesen: Design Pattern (7) Composite, Visitor, Computer Science, Winter 2003 The Composite Design Pattern by Nick Burns

...i to by było tyle na dzisiaj!