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VB.Net中文教程(2) Composite样式 (转)

原创 IT综合 作者:worldblog 时间:2007-12-06 09:45:55 0 删除 编辑
VB.Net中文教程(2) Composite样式 (转)[@more@]

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  主题:  Composite样式
  副题:  Whole-Part关系

??????????  内容  ??????????
v 1. 从Whole-part关系谈起
v 2.简单的Whole-part关系
v 3.递归式Whole-part关系
v 4.以VB落实Composite样式


1. 从Whole-part关系谈起
  回想传统的软件师﹐常甚专注于撰写程序(procedure) 来处理某些资料(data)﹐较少关心软件的整体结构(architecture)。在现在的OO软件中﹐把资料及其相关的程序结合在一起﹐封装(encapsulate) 在对象之中。软件师在使用对象时﹐通常把对象视为黑箱(black-box) ﹐不会关心于对象内部之细节﹔因之能专注于对象之间的关系。软件师的主要工作﹐就是在于建立对象之间的互助合作(collaboration) 关系﹐为对象安排应尽之角色(role)﹐至于对象内部之细节﹐反而不顶重要。如此﹐可让软件师着重于软件的整体架构上﹐而不会一头栽进程序的执行细节之中。这避免了见树不见林的缺点﹐放宽了软件师的眼界﹐为软件的多用途(reusability) 及弹性(flexibility) 着想﹐可创造长寿的软件﹗
  对象之间的常见关系有许多种﹐其中之一就是Whole-part关系。像一朵花是由花蕊、花瓣、衬叶等所构成的﹐这朵花是个「整体」(Whole)﹐而花蕊、花瓣等则是这整体的「一部分」(part)。再如﹐下图的windows画面上﹐Form1 对象包含着3 个控制对象(control) ﹐这些控制对象成为Form1 的一部分。因之﹐Form1 是个整体﹐而各控制对象则是Form1 对象的一部分。

 
  图1 、Form1 对象包含3 个控制对象

我们可使用UML图形表示为﹕
 
  图2、Whole-part关系与继承关系

这图包括了Whole-part关系﹐以及继承关系。
● 菱形 符号表示Whole-part关系﹔就是Form1 对象可包含有数个control 对象。
● 箭头 符号表示继承关系﹔就是control 对象可细分为数个种类。

本文专注于Whole-part关系﹐为Composite样式建立基础。Whole-part关系可分为两种﹕
◎「部分」对象之个数是确定的。例如﹐1 辆汽车含有1 个方向盘﹐1 个Form对象含有1 个抬头(caption) 对象﹐1 只青蛙有4 条腿等等。在这种确定情形﹐可视为下述「可变」情形的特例。
◎「部分」对象之个数是可变的。例如﹐1 个Form对象内含多个控制对象﹐1 棵树含有成千上万叶子﹐1 位学生的成绩单上列有各科目的成绩等等。这种Whole-part关系通常得藉集合(collection)对象来表达之﹐如vb 的ArrayList对象就可派上用场了。


2. 简单的Whole-part关系

  最单纯的Whole-part关系就是某对象「内含」(contain) 其它对象。例如﹐
  s  1 张订单上面列示着多个采购的产品项目
  s  1 支棒球队拥有数字教练及多位球员
  s  学生的成绩单上印有多项成绩
  s  1 篇文章是由许多句子所组成
  s  屏幕上的选择表(menu)内含数个选择项
  s  1 份考卷包含数十道考题
  ......

就拿订单(order form)的例子来说﹐订单上常列有多个采购项目(order line)。

 
  图3、 订单的例子

每个采购项目通常包括有产品名称、采购数量、金额等。为了简单起见﹐假设采购项目只含产品名称及金额两个项目﹐可藉UML图表示「订单」与「采购项目」之间的Whole-part关系﹐如下图所示﹕

 
  图4、以UML表达简单的Whole-part关系

在以VB落实这个UML模式时,则可藉VB的ArrayList集合对象来实作(implement)「订单」与「采购项目」之间的Whole-part关系﹐如下图所示﹕

 
  图5、以UML表达简单的Whole-part关系

  现在的VB软件师需要很习惯于掌握这种Whole-part关系﹐且常藉集合对象来表示之。请看实际的VB程序﹐其中定义Order 及OrderLine 两个类别﹕

'ex01.bas
Imports System.ComponentModel
Imports System.Drawing
Imports System.WinForms
Imports System.Collections
'----------------------------------------------------
Class OrderLine
  Private pname As String
  Private amt As Double
  Public Sub New(ByVal na As String, ByVal am As Double)
  pname = na
  amt = am
  End Sub
  Public Function Name() As String
  Name = pname
  End Function
  Public Function Amount() As Double
  Amount = amt
  End Function
End Class

Class Order
  Private OrderID As String
  Private lines As ArrayList
  Public Sub New(ByVal id As String)
  OrderID = id
  lines = New ArrayList()
  End Sub
  Public Sub AddLine(ByVal ln As OrderLine)
  lines.Add(ln)
  End Sub
  Public Function Amount() As Double
  Dim total As Double = 0
  Dim ln As OrderLine
  For Each ln In lines
  total = total + ln.Amount()
  Next
  Amount = total
  End Function
  Public Function getOrderID() As String
  getOrderID = OrderID
  End Function
End Class
'------------------------------------------------------------------------
Public Class Form1
  Inherits System.WinForms.Form
 
  Public Sub New()
  MyBase.New()
 
  Form1 = Me
  'This call is required by the Win FoRM Designer.
  InitializeComponent()
  'TODO: Add any initialization after the InitializeComponent() call
  End Sub
  'Form overrides dispose to clean up the component list.
  Public Overrides Sub Dispose()
  MyBase.Dispose()
  components.Dispose()
  End Sub
#Region " Windows Form Designer generated code "
  ......
#End Region
  Protected Sub Form1_Click(ByVal sender As object, ByVal
  e As System.EventArgs)
  Dim ord As New Order("Order777")
  Dim pline As OrderLine
  pline = New OrderLine("Pencil", 88.25)
  ord.AddLine(pline)
 
  pline = New OrderLine("Ballpen", 110.5)
  ord.AddLine(pline)
  Messagebox.Show(ord.getOrderID + "'s amount = " + str(ord.Amount()))
  End Sub
End Class

此程序输出:
  Order777's cost = 198.75

  在Order 类别中定义了lines变量﹐其型态ArrayList﹐表示lines将可代表1 个ArrayList之对象﹐其本质上就是lines变量,内含一个参考值﹐参考到ArrayList之对象。在Order类别的建构程序 ---- New()里,诞生了ArrayList对象﹐并将参考值存入lines里。各程序之定义如下﹕
  Order 类别的Amount()程序计算出该订单的总金额。AddLine() 则在订单上新增一个采购项目。在Form1_Click()中﹐ord 对象内含一个lines集合对象﹐它容纳2 个OrderLine对象。如此就表达了订单与采购项目之间的Whole-part关系了。
上述程序相当于 -----

'ex02.bas
Imports System.ComponentModel
Imports System.Drawing
Imports System.WinForms
Imports System.Collections
'----------------------------------------------------
Class Order
  Class OrderLine
  Public pname As String
  Public amt As Double
  End Class
 
  Private OrderID As String
  Private lines As ArrayList
 
  Public Sub New(ByVal id As String)
  OrderID = id
  lines = New ArrayList()
  End Sub
  Public Sub AddLine(ByVal pna As String, ByVal am As Double)
  Dim ln As OrderLine
  ln = New OrderLine()
  ln.pname = pna
  ln.amt = am
  lines.Add(ln)
  End Sub
  Public Function Amount() As Double
  Dim total As Double = 0
  Dim ln As OrderLine
  For Each ln In lines
  total = total + ln.amt
  Next
  Amount = total
  End Function
  Public Function getOrderID() As String
  getOrderID = OrderID
  End Function
End Class
'-----------------------------------------------------
Public Class Form1
  Inherits System.WinForms.Form
 
  Public Sub New()
  MyBase.New()
 
  Form1 = Me
  'This call is required by the Win Form Designer.
  InitializeComponent()
  'TODO: Add any initialization after the InitializeComponent() call
  End Sub
  'Form overrides dispose to clean up the component list.
  Public Overrides Sub Dispose()
  MyBase.Dispose()
  components.Dispose()
  End Sub
#Region " Windows Form Designer generated code "
  ...... 
#End Region
 Protected Sub Form1_Click(ByVal sender As Object, ByVal e As System.EventArgs)
  Dim ord As New Order("Order777")
  ord.AddLine("Pencil", 88.25)
  ord.AddLine("Ballpen", 110.5)
  Messagebox.Show(ord.getOrderID + "'s amount = " + str(ord.Amount()))
  End Sub
End Class

此程序输出:
  Order777's cost = 198.75

 


3. 递归式Whole-part关系
 
  Whole-part关系内含别的Whole-part关系﹐且允许有多层次的Whole-part关系﹐通称为递归式的Whole-part关系。在自然界中常见这种关系﹐例如﹐树叶是树的一部分﹐但树叶又是个整体﹐其内含着叶脉、叶绿素等「部分」对象。

 
  图6、自然界的多层次Whole-part关系

在企业界﹐最典型的例子是「对象结构表」(bill of material简称BOM)﹐如下﹕

 
  图7、企业物料表(BOM)的Whole-part关系

  乍看之下,这些结构似乎很复杂﹐但从这些图形中﹐可看出这些对象可依其角色而分为两类﹕

 1. Leaf对象。如上图里的「白色」类别之对象﹐它们不具有Whole 之角色﹐只具有part之角色。这通称为「基本组件」(primitive component) 。

 2. Composite 对象。如上图中的「灰色」类别之对象﹐它们具有Whole之角色﹐也可能具有part之角色。这通称为「复合组件」(composite component) 。

因之﹐只需定义两个类别──Leaf及Composite 类别即行。

 


4. 以VB落实Composite样式
 
  上述递归Whole-part关系是很常见的﹐是软件设计师惯用的手艺。因之﹐在Gamma 的"Design Patterns" 一书〔注1 〕中﹐也将之收录为重要的「样式」(Pattern) 之1。 该书所画的样式结构图如下图:

 
  图8、Composite样式

  这样式建议我们应定义Add() 、Remove()和GetChild()三个基本的可再定义的(overridable) 程序﹐以及其它的程序。专家们把这表示法视为样式﹐就意谓着﹕这是专家们所认为最理想的表达方式。现在﹐实际以依循这个样式来表达上述BOM 结构,必须定义下述类别:
u Part类别 ----- 对应到Component
u PiecePart类别 ----- 对应到Leaf
u AssemblyPart类别 ----- 对应到Composite

再将之落实为VB程序,如下:
'ex03.bas
Imports System.ComponentModel
Imports System.Drawing
Imports System.WinForms
Imports System.Collections
'----------------------------------------------------
Interface IPart
  Sub Add(ByVal p As IPart)
  Function GetChild(ByVal n As Integer) As IPart
  Function Cost() As Double
  Function Name() As String
End Interface

Class Part
  Private pname As String
  Protected Sub New(ByVal na As String)
  pname = na
  End Sub
  Protected Function getName() As String
  getName = pname
  End Function
End Class

Class PiecePart
  Implements IPart
  Inherits Part
  Private pcost As Double
 
  Public Sub New(ByVal na As String, ByVal c As Double)
  MyBase.New(na)
  pcost = c
  End Sub
  Public Sub Add(ByVal p As IPart) Implements IPart.Add
  MessageBox.Show("Parts do not have Subparts")
  End Sub
  Public Function SubPart(ByVal n As Integer) As IPart Implements IPart.GetChild
  SubPart = Nothing
  End Function
  Public Function Cost() As Double Implements IPart.Cost
  Cost = pcost
  End Function
  Public Function Name() As String Implements IPart.Name
  Name = MyBase.getName()
  End Function
End Class

Class AssemblyPart
  Implements IPart
  Inherits Part

  Private children As ArrayList
 
  Public Sub New(ByVal na As String)
  MyBase.New(na)
  children = New ArrayList()
  End Sub
  Public Sub Add(ByVal p As IPart) Implements IPart.Add
  children.Add(p)
  End Sub
  Public Function SubPart(ByVal n As Integer) As IPart Implements IPart.GetChild
  Dim obj As Object
  obj = children.Item(n)
  SubPart = CType(obj, IPart)
  End Function
  Public Function Cost() As Double Implements IPart.Cost
  Dim sum As Double
  Dim ps As IPart
  sum = 0
  For Each ps In children
  sum = sum + ps.Cost()
  Next
  Cost = sum
  End Function
  Public Function Name() As String Implements IPart.Name
  Name = MyBase.getName()
  End Function
End Class
'-----------------------------------------------------
Public Class Form1
  Inherits System.WinForms.Form
  Public Sub New()
  MyBase.New()
  Form1 = Me
  'This call is required by the Win Form Designer.
  InitializeComponent()
  'TODO: Add any initialization after the InitializeComponent() call
  End Sub
  'Form overrides dispose to clean up the component list.
  Public Overrides Sub Dispose()
  MyBase.Dispose()
  components.Dispose()
  End Sub
#Region " Windows Form Designer generated code "
  ......
#End Region
  Protected Sub Form1_Click( ByVal sender As Object, ByVal
  e As System.EventArgs )
  Dim aly1, aly2, p1, p2 As IPart
  Dim ps As IPart
 
  aly1 = New AssemblyPart("bulb")
  p1 = New PiecePart("body", 88.25)
  aly1.Add(p1)
  p1 = New PiecePart("head", 100.5)
  aly1.Add(p1)
 
  aly2 = New AssemblyPart("light")
  aly2.Add(aly1)
  p1 = New PiecePart("cover", 10)
  aly2.Add(p1)
  Messagebox.Show(aly2.Name() + "'s cost = " + str(aly2.Cost()))
 
  p1 = aly2.GetChild(0)
  Messagebox.Show(p1.Name + "'s cost = " + str(p1.Cost()))
 
  p2 = aly2.GetChild(1)
  Messagebox.Show(p2.name + "'s cost = " + str(p2.Cost()))
 
  p2 = p1.GetChild(0)
  Messagebox.Show(p2.Name + "'s cost = " + str(p2.Cost()))
  End Sub
End Class

此程序输出:  light's cost = 198.75
  bulb's cost = 188.75
  cover's cost = 10
  body's cost = 88.25

PiecePart 代表最下层的基本对象。而AssemblyPart则代表中层的半成品对象组件﹐或代表成品。Part为一个抽象类别,定义PiecePart与AssemblyPart类别的共同部份(包括属性和行为),供PiecePart与AssemblyPart子类别来继承之。此外,提供一个接口IPart给Client使用,以封装Part、PiecePart和AssemblyPart类别,创造Part、PiecePart和AssemblyPart类别的弹性调整空间,这是非常重要的。
  Form1_Click()程序建立了有关「汽车车灯」的对象结构表﹕

 
  图8、VB程序所诞生的对象关系图

  p1 = aly2.GetChild(0)取出「灯泡」小对象﹐并由p1代表这个小对象。p2 = p1.GetChild(0) 取出「灯帽」小对象﹐并由p2代表之。依上述之样式﹐可表达出无限层次的递归式Whole-part关系。
  为了让软件能永续生存下去﹐必须特别重视软件的组织与其整体架构(architecture)。于是﹐设计软件时,必须专注于对象之间的互助合作关系。一旦建立了理想的关系﹐就可以让对象之间互相传递讯息、互相沟通了。例如﹐Form1 对象传送Cost讯息给aly2对象﹐aly2对象就依循ArrayList对象所建立的关系来将Cost讯息递给内含之各小对象。当各小对象回报其成本金额﹐aly2将之累计再传送回到Form1 对象﹐然后显示在窗口画面上。此刻﹐相信您已经进一步了解Whole-part关系﹐善用ArrayList集合类别来表达之,并更会运用VB来落实样式,创造出更美好的软件。■

[注1] Erich Gamma,Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software, Addition-Wesley, 1995.

 

 


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