Java結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式之組合模式詳解

更新時(shí)間：2022年09月22日 11:32:16 作者：丨Jack_Chen丨

組合模式，又叫部分整體模式，它創(chuàng)建了對(duì)象組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合模式使得用戶對(duì)單個(gè)對(duì)象和組合對(duì)象的訪問(wèn)具有一致性。本文將通過(guò)示例為大家詳細(xì)介紹一下組合模式，需要的可以參考一下

組合模式

組合模式(Composite Pattern)也稱為整體-部分(Part-Whole)模式，屬于結(jié)構(gòu)型模式。

它的宗旨是通過(guò)將單個(gè)對(duì)象（葉子節(jié)點(diǎn)）和組合對(duì)象（樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)）用相同的接口進(jìn)行表示，使得客戶端對(duì)單個(gè)對(duì)象和組合對(duì)象的使用具有一致性。

組合模式一般用來(lái)描述整體與部分的關(guān)系，它將對(duì)象組織到樹(shù)形結(jié)構(gòu)中，最頂層的節(jié)點(diǎn)稱為根節(jié)點(diǎn)，根節(jié)點(diǎn)下面可以包含樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)，樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)下面又可以包含樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)。

應(yīng)用場(chǎng)景

1.希望客戶端可以忽略組合對(duì)象與單個(gè)對(duì)象的差異時(shí)。

2.對(duì)象層次具備整體和部分，呈樹(shù)形結(jié)構(gòu)。

例如：樹(shù)形菜單，文件、文件夾的管理。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1、高層模塊調(diào)用簡(jiǎn)單。

2、節(jié)點(diǎn)自由增加。

缺點(diǎn)：

1.在使用組合模式時(shí)，其葉子和樹(shù)枝的聲明都是實(shí)現(xiàn)類，而不是接口，違反了依賴倒置原則。

主要角色

組合模式主要包含3個(gè)角色：

1.抽象根節(jié)點(diǎn)(Component)

定義系統(tǒng)各層次對(duì)象的共有方法和屬性，可以預(yù)先定義一些默認(rèn)行為和屬性。

2.樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)(Composite)

定義樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)的行為，存儲(chǔ)子節(jié)點(diǎn)，組合樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)。

3.葉子節(jié)點(diǎn)(Laf)

葉子節(jié)點(diǎn)對(duì)象，其下再無(wú)分支，是系統(tǒng)層次遍歷的最小單位。

組合模式結(jié)構(gòu)

分類

組合模式在具體實(shí)現(xiàn)上，有兩種不同的方式，分別是透明組合模式和安全組合模式。

透明組合模式將公共接口封裝到抽象根節(jié)點(diǎn)(Component)中，系統(tǒng)所有節(jié)點(diǎn)具備一致行為，如果當(dāng)系統(tǒng)絕大多數(shù)層次具備相同的公共行為時(shí)，采用透明組合模式會(huì)更好。但是為剩下少數(shù)層次節(jié)點(diǎn)引入不需要的方法。

如果當(dāng)系統(tǒng)各個(gè)層次差異性行為較多或者樹(shù)節(jié)點(diǎn)層次相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，則采用安全組合模式。

透明組合模式

透明組合模式是把所有公共方法都定義在抽象根節(jié)點(diǎn)中，這樣做的好處是客戶端無(wú)需分辨是葉子節(jié)點(diǎn)(Leaf)和樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)(Composite),它們具備完全一致的接口。缺點(diǎn)是葉子節(jié)點(diǎn)(Leaf)會(huì)繼承得到一些它所不需要（管理子類操作的方法）的方法，這與設(shè)計(jì)模式接口隔離原則相違背。

創(chuàng)建抽象根節(jié)點(diǎn)

把所有可能用到的方法都定義到這個(gè)最頂層的抽象類中，但是不寫任何邏輯處理的代碼，而是直接拋出異常。

禁止使用抽象方法，否則子類必須實(shí)現(xiàn)，于是體現(xiàn)不出各個(gè)子類的差異。子類只需要重寫有差異的方法進(jìn)行覆蓋即可。

舉例：分類目錄為根節(jié)點(diǎn)，具體分類為樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)，分類下的商品為葉子節(jié)點(diǎn)。

public abstract class Component {
    public String getName(Component component) {
        throw new UnsupportedOperationException("getName is not supported");
    }
    public double getPrice(Component component) {
        throw new UnsupportedOperationException("getPrice is not supported");
    }
    public String print() {
        throw new UnsupportedOperationException("print is not supported");
    }
    public boolean addChild(Component component) {
        throw new UnsupportedOperationException("addChild is not supported");
    }
    public boolean removeChild(Component component) {
        throw new UnsupportedOperationException("removeChild is not supported");
    }
    public Component getChild(int index) {
        throw new UnsupportedOperationException("getChild is not supported");
    }
}

創(chuàng)建樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)

public class CompositeCategory extends Component {
    private String name;
    private List<Component> componentList = new ArrayList<Component>();
    public CompositeCategory(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String print() {
        StringBuilder builder = new StringBuilder(this.name);
        for (Component component : this.componentList) {
            if (component instanceof CompositeCategory) {
                builder.append("\n" + "+-" + component.print());
            } else {
                builder.append("\n" + "+--" + component.print());
            }
        }
        return builder.toString();
    }
    @Override
    public boolean addChild(Component component) {
        return this.componentList.add(component);
    }
    @Override
    public boolean removeChild(Component component) {
        return this.componentList.remove(component);
    }
    @Override
    public Component getChild(int index) {
        return this.componentList.get(index);
    }
}

創(chuàng)建葉子節(jié)點(diǎn)

public class CompositeProduct extends Component {
    private String name;
    private Double price;
    public CompositeProduct(String name, Double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }
    @Override
    public String print() {
        return this.name + " (￥" + this.price + "元)";
    }
    @Override
    public String getName(Component component) {
        return this.name;
    }
    @Override
    public double getPrice(Component component) {
        return this.price;
    }
}

客戶端調(diào)用

  public static void main(String[] args) {
        // 根節(jié)點(diǎn)
        Component root = new CompositeCategory("分類目錄");
        // 樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)
        Component categoryA = new CompositeCategory("分類A");
        Component categoryB = new CompositeCategory("分類B");
        // 葉子節(jié)點(diǎn)
        Component productA = new CompositeProduct("productA ", 20.5);
        Component productB = new CompositeProduct("productB ", 30.5);
        Component productC = new CompositeProduct("productC", 25.5);
        root.addChild(categoryA);
        categoryA.addChild(productA);
        root.addChild(categoryB);
        categoryB.addChild(productB);
        categoryB.addChild(productC);
        System.out.println(root.print());
        System.out.println("-----------------------");
        Component child = root.getChild(1);
        System.out.println(child.print());
        System.out.println("-----------------------");
        root.removeChild(categoryA);
        System.out.println(root.print());
    }

分類目錄
+-分類A
+--productA (￥20.5元)
+-分類B
+--productB (￥30.5元)
+--productC (￥25.5元)
-----------------------
分類B
+--productB (￥30.5元)
+--productC (￥25.5元)
-----------------------
分類目錄
+-分類B
+--productB (￥30.5元)
+--productC (￥25.5元)

安全組合模式

安全組合模式是只規(guī)定系統(tǒng)各個(gè)層次的最基礎(chǔ)的一致行為，而把組合（樹(shù)節(jié)點(diǎn)）本身的方法（管理子類對(duì)象的添加，刪除等)放到自身當(dāng)中。

安全組合模式的好處是接口定義職責(zé)清晰，符合設(shè)計(jì)模式單一職責(zé)原側(cè)和接口隔離原則；缺點(diǎn)是客戶需要區(qū)分樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)(Composite)和葉子節(jié)點(diǎn)(Leaf),這樣才能正確處理各個(gè)層次的操作，客戶端無(wú)法依賴抽象(Component),違背了設(shè)計(jì)模式依賴倒置原則。

創(chuàng)建抽象根節(jié)點(diǎn)

public abstract class Component {
    protected String name;
    public Component(String name) {
        this.name = name;
    }
    public abstract String print();
}

創(chuàng)建樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)

public class CompositeCategory extends Component {
    private List<Component> componentList;
    public CompositeCategory(String name) {
        super(name);
        this.componentList = new ArrayList<Component>();
    }
    @Override
    public String print() {
        StringBuilder builder = new StringBuilder(this.name);
        for (Component component : this.componentList) {
            if (component instanceof CompositeCategory) {
                builder.append("\n" + "+-" + component.print());
            } else {
                builder.append("\n" + "+--" + component.print());
            }
        }
        return builder.toString();
    }
    public boolean addChild(Component component) {
        return this.componentList.add(component);
    }
    public boolean removeChild(Component component) {
        return this.componentList.remove(component);
    }
    public Component getChild(int index) {
        return this.componentList.get(index);
    }
}

創(chuàng)建葉子節(jié)點(diǎn)

public class CompositeProduct extends Component {
    private Double price;
    public CompositeProduct(String name, Double price) {
        super(name);
        this.price = price;
    }
    @Override
    public String print() {
        return this.name + " (￥" + this.price + "元)";
    }
    public String getName() {
        return this.name;
    }
    public double getPrice() {
        return this.price;
    }
}

客戶端調(diào)用

    public static void main(String[] args) {
        // 根節(jié)點(diǎn)
        CompositeCategory root = new CompositeCategory("分類目錄");
        // 樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)
        CompositeCategory categoryA = new CompositeCategory("分類A");
        CompositeCategory categoryB = new CompositeCategory("分類B");
        // 葉子節(jié)點(diǎn)
        CompositeProduct productA = new CompositeProduct("productA", 20.5);
        CompositeProduct productB = new CompositeProduct("productB", 30.5);
        CompositeProduct productC = new CompositeProduct("productC", 25.5);
        root.addChild(categoryA);
        categoryA.addChild(productA);
        root.addChild(categoryB);
        categoryB.addChild(productB);
        categoryB.addChild(productC);
        System.out.println(root.print());
        System.out.println("-----------------------");
        Component child = root.getChild(1);
        System.out.println(child.print());
        System.out.println("-----------------------");
        root.removeChild(categoryA);
        System.out.println(root.print());
    }

分類目錄
+-分類A
+--productA (￥20.5元)
+-分類B
+--productB (￥30.5元)
+--productC (￥25.5元)
-----------------------
分類B
+--productB (￥30.5元)
+--productC (￥25.5元)
-----------------------
分類目錄
+-分類B
+--productB (￥30.5元)
+--productC (￥25.5元)

到此這篇關(guān)于Java結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式之組合模式詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java組合模式內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

您可能感興趣的文章: