Java实现23种设计模式(七):组合模式

二十三种设计模式分类

设计模式三大分类.jpg

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一、概述

组合（Composite）模式的定义：有时又叫作部分-整体模式，它是一种将对象组合成树状的层次结构的模式，用来表示“部分-整体”的关系，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性。
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。

优点

• 组合模式使得客户端代码可以一致地处理单个对象和组合对象，无须关心自己处理的是单个对象，还是组合对象，这简化了客户端代码；
• 更容易在组合体内加入新的对象，客户端不会因为加入了新的对象而更改源代码，满足“开闭原则”；

缺点

• 设计较复杂，客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系；
• 不容易限制容器中的构件；
• 不容易用继承的方法来增加构件的新功能；

场景

部分、整体场景，如树形菜单，文件、文件夹的管理。

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二、实现

1. 结构图

组合模式包含以下主要角色：

• 抽象构件（Component）角色：它的主要作用是为树叶构件和树枝构件声明公共接口，并实现它们的默认行为。在透明式的组合模式中抽象构件还声明访问和管理子类的接口；在安全式的组合模式中不声明访问和管理子类的接口，管理工作由树枝构件完成。
• 树叶构件（Leaf）角色：是组合中的叶节点对象，它没有子节点，用于实现抽象构件角色中 声明的公共接口。
• 树枝构件（Composite）角色：是组合中的分支节点对象，它有子节点。它实现了抽象构件角色中声明的接口，它的主要作用是存储和管理子部件，通常包含Add()、Remove()、GetChild()等方法。
• 透明方式：在该方式中，由于抽象构件声明了所有子类中的全部方法，所以客户端无须区别树叶对象和树枝对象，对客户端来说是透明的。但其缺点是：树叶构件本来没有 Add()、Remove() 及 GetChild() 方法，却要实现它们（空实现或抛异常），这样会带来一些安全性问题。

透明式组合模式

• 安全方式：在该方式中，将管理子构件的方法移到树枝构件中，抽象构件和树叶构件没有对子对象的管理方法，这样就避免了上一种方式的安全性问题，但由于叶子和分支有不同的接口，客户端在调用时要知道树叶对象和树枝对象的存在，所以失去了透明性。

安全式组合模式

PS:UML结构图可以参考，例子实现并不根据UML图来完成，灵活实现即可；

2. 透明式实现

• 抽象节点类

package cn.missbe.model.composite;

/**
 * Copyright (c) 2020.
 * Email: love1208tt@foxmail.com
 *
 * @author lyg  2020/4/22 下午1:21
 * description:
 * 组合模式，适用于树状结构
 **/

public abstract class AbstractNode {
    String name;

    AbstractNode(String name) {
        this.name = name;
    }

    protected abstract void add(AbstractNode node);

    protected abstract void remove(AbstractNode node);

    public abstract void display(int depth);
}

• 分支节点

package cn.missbe.model.composite;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * Copyright (c) 2020.
 * Email: love1208tt@foxmail.com
 *
 * @author lyg  2020/4/22 下午1:21
 * description:
 * Composite 组合子结点
 **/

public class BranchNodeComposite extends AbstractNode {
    private List<AbstractNode> children = new ArrayList<>();

    BranchNodeComposite(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void add(AbstractNode node) {
        children.add(node);
    }

    @Override
    public void remove(AbstractNode node) {
        children.remove(node);
    }

    @Override
    public void display(int depth) {
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            System.out.print("----");
        }
        System.out.println(name);
        for (AbstractNode c : children) {
            c.display(depth + 1);
        }
    }
}

• 叶子节点

package cn.missbe.model.composite;

/**
 * Copyright (c) 2020.
 * Email: love1208tt@foxmail.com
 * @author lyg  2020/4/22 下午1:21
 * description:
 **/

public class LeafNode extends AbstractNode {

    LeafNode(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    protected void add(AbstractNode node) {
        System.out.println("cannot add..");
    }

    @Override
    protected void remove(AbstractNode node) {
        System.out.println("cannot remove..");
    }

    @Override
    public void display(int depth) {
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            System.out.print("----");
        }
        System.out.println(name);
    }
}

• Main主类

package cn.missbe.model.composite;

/**
 * Copyright (c) 2020.
 * Email: love1208tt@foxmail.com
 * @author lyg  2020/4/22 下午1:21
 * description:
 * 组合模式
 **/

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractNode root = new BranchNodeComposite("root");

        BranchNodeComposite chapter1 = new BranchNodeComposite("chapter1");
        chapter1.add(new LeafNode("LeafNode C"));
        chapter1.add(new LeafNode("LeafNode D"));
        root.add(chapter1);

        root.add(new LeafNode("LeafNode A"));
        root.add(new LeafNode("LeafNode B"));

        BranchNodeComposite chapter2 = new BranchNodeComposite("chapter2");
        chapter2.add(new LeafNode("LeafNode C"));
        chapter2.add(new LeafNode("LeafNode D"));
        root.add(chapter2);

        root.display(0);
    }
}