【Java设计模式】组合模式

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✍ 对于树形结构，当容器对象（如文件夹）的某一个方法被调用时，将遍历整个树形结构，寻找也包含这个方法的成员对象（可以是容器对象，也可以是叶子对象，如子文件夹和文件）并调用执行。（递归调用）。由于容器对象和叶子对象在功能上的区别，在使用这些对象的客户端代码中必须 有区别地对待容器对象和叶子对象 ，而实际上 大多数情况下客户端希望一致地处理它们，因为对于这些对象的区别对待将会使得程序非常复杂

组合模式描述了如何将容器对象和叶子对象进行递归组合，使得用户在使用时无须对它们进行区分 ，可以 一致地对待容器对象和叶子对象，这就是组合模式的模式动机。

给组合模式下个定义的话如下：

组合模式(Composite Pattern) ：组合多个对象形成 树形结构 以表示“整体- 部分”的结构层次 。组合模式对单个对象（即叶子对象） 和 组合对象（即容器对象） 的使用具有一致性。组合模式又可以称为“整体- 部分”(Part-Whole) 模式 ，属于对象的结构模式，它将对象组织到树结构中，可以用来描述整体与部分的关系。

组合模式包含如下角色：
• Component: 抽象构件: 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，管理工作由叶子构件完成。
• Leaf: 叶子构件 :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。
• Composite: 容器构件：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。

✍ 演示一下：

创建目录组件的抽象类（ Component: 抽象构件）

//目录组件
public abstract class CatalogComponent {
    public void add(CatalogComponent catalogComponent){
        throw new UnsupportedOperationException("不支持添加操作");
    }

    public void remove(CatalogComponent catalogComponent){
        throw new UnsupportedOperationException("不支持删除操作");
    }


    public String getName(CatalogComponent catalogComponent){
        throw new UnsupportedOperationException("不支持获取名称操作");
    }


    public double getPrice(CatalogComponent catalogComponent){
        throw new UnsupportedOperationException("不支持获取价格操作");
    }


    public void print(){
        throw new UnsupportedOperationException("不支持打印操作");
    }

}

创建继承该类的课程(相当于菜单) （Leaf: 叶子构件）

public class Course extends CatalogComponent {
    private String name;  //课程名称
    private double price;  //课程价格

    public Course(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String getName(CatalogComponent catalogComponent) {
        return this.name;
    }

    @Override
    public double getPrice(CatalogComponent catalogComponent) {
        return this.price;
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.println("Course Name:"+name+" Price:"+price);
    }

}

创建继承抽象类的目录（ Composite: 容器构件）

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

public class CourseCatalog extends CatalogComponent {
    //目录组件
    private List<CatalogComponent> items = new ArrayList<CatalogComponent>();
    private String name;  //目录名称
    private Integer level;  //目录级别


    public CourseCatalog(String name,Integer level) {
        this.name = name;
        this.level = level;
    }

    @Override
    public void add(CatalogComponent catalogComponent) {
        items.add(catalogComponent);
    }

    @Override
    public String getName(CatalogComponent catalogComponent) {
        return this.name;
    }

    @Override
    public void remove(CatalogComponent catalogComponent) {
        items.remove(catalogComponent);
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.println(this.name);
        for(CatalogComponent catalogComponent : items){
            if(this.level != null){
                for(int  i = 0; i < this.level; i++){
                    System.out.print("  ");
                }
            }
            catalogComponent.print();
        }
    }

}

测试类:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        CatalogComponent linuxCourse = new Course("Linux课程",11);
        CatalogComponent windowsCourse = new Course("Windows课程",11);

        CatalogComponent javaCourseCatalog = new CourseCatalog("Java课程目录",2);

        CatalogComponent mmallCourse1 = new Course("Java网络编程",55);
        CatalogComponent mmallCourse2 = new Course("Java编程思想",66);
        CatalogComponent designPattern = new Course("Java设计模式",77);

        javaCourseCatalog.add(mmallCourse1);
        javaCourseCatalog.add(mmallCourse2);
        javaCourseCatalog.add(designPattern);

        CatalogComponent imoocMainCourseCatalog = new CourseCatalog("计算机课程主目录",1);
        imoocMainCourseCatalog.add(linuxCourse);
        imoocMainCourseCatalog.add(windowsCourse);
        imoocMainCourseCatalog.add(javaCourseCatalog);

        imoocMainCourseCatalog.print();
    }
}

结果：
在这里插入图片描述

UML图：
在这里插入图片描述
这里屏蔽了细节很容易发现树形结构
CatalogComponent是抽象类
CourseCatalog是抽象类的实现类负责了目录的级别
Course也是抽象类的实现类，负责了菜单

目录界别加菜单内容组合成目录
这里起到关键作用的是抽象类和分离组合的思想

看一下没有屏蔽细节的UML
在这里插入图片描述
换一种角度

组合模式的关键是 定义了一个抽象构件类 ，它既可以代表叶子，又可以代表容器，而 客户端针对该抽象构件类进行编程 ，无须知道它到底表示的是叶子还是容器，可以对其进行统一处理。同时 容器对象与抽象构件类之间还建立一个聚合关联关系 ，在容器对象中既可以包含叶子，也可以包含容器，以此 实现递归组合，形成一个树形结构

✍ 说一下它的优缺点：

组合模式的优点

可以清楚地定义分层次的复杂对象，表示对象的全部或部分层次，使得增加新构件也更容易。
客户端调用简单，客户端可以一致的使用组合结构或其中单个对象。
定义了包含叶子对象和容器对象的类层次结构，叶子对象可以被组合成更复杂的容器对象，而这个容器对象又可以被组合，这样不断递归下去，可以形成复杂的树形结构。
更容易在组合体内加入对象构件，客户端不必因为加入了新的对象构件而更改原有代码。

组合模式的缺点

使设计变得更加抽象，对象的业务规则如果很复杂，则实现组合模式具有很大挑战性，而且不是所有的方法都与叶子对象子类都有关联。
增加新构件时可能会产生一些问题，很难对容器中的构件类型进行限制。

✍ 在以下情况下可以使用组合模式：

需要表示一个对象整体或部分层次，在具有整体和部分的层次结构中，希望通过一种方式忽略整体与部分的差异，可以一致地对待它们。
让客户能够忽略不同对象层次的变化，客户端可以针对抽象构件编程，无须关心对象层次结构的细节。
对象的结构是动态的并且复杂程度不一样，但客户需要一致地处理它们。

✍ 它的应用还是比较广泛的：

XML解析；

操作系统中的目录结构是一个树形结构，因此在对文件和文件夹进行操作时可以应用组合模式，例如杀毒软件在查毒或杀毒时，既可以针对一个具体文件，也可以针对一个目录。如果是对目录查毒或杀毒，将递归处理目录中的每一个子目录和文件。

JDK 的AWT/Swing 是组合模式在Java 类库中的一个典型实际应用。

【Java设计模式】组合模式

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