设计模式:结构型-组合模式

目录

  • 第一章 组合模式介绍
  • 第二章 组合模式实现(透明式)
    • 2.1、透明式介绍
    • 2.2、抽象构件
    • 2.3、树叶构件
    • 2.4、树枝构件
    • 2.5、客户端测试
  • 第三章 组合模式实现(安全式)
    • 3.1、安全式介绍
    • 3.2、抽象构件
    • 3.3、树叶构件
    • 3.4、树枝构件
    • 3.5、客户端测试
  • 第四章 组合模式应用


项目地址:https://gitee.com/caochenlei/design-pattern

第一章 组合模式介绍

组合模式的介绍:

组合模式(Composite Pattern)又叫“整体-部分”模式,是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。它是一种将对象组合成树状的层次结构的模式,用来表示“整体-部分”的关系,使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性,属于结构型设计模式。组合模式分为透明式的组合模式和安全式的组合模式。

组合模式一般用来描述整体与部分的关系,它将对象组织到树形结构中,顶层的节点被称为根节点,根节点下面可以包含树枝节点和叶子节点,树枝节点下面又可以包含树枝节点和叶子节点,树形结构图如下:

由上图可以看出,其实根节点和树枝节点本质上属于同一种数据类型,可以作为容器使用,而叶子节点与树枝节点在语义上不属于同一种类型。但是在组合模式中,会把树枝节点和叶子节点看作属于同一种数据类型(用统一接口定义),让它们具备一致行为。

组合模式的优点:

  • 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”。

组合模式的缺点:

  • 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。

组合模式的场景:

  • 算术表达式包括操作数、操作符和另一个操作数,其中,另一个操作符也可以是操作数、操作符和另一个操作数。
  • 在 Java awt 和 swing 中,对于 Button 和 Checkbox 是树叶,而 Container 是树枝。

组合模式的角色:

  • 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,用于继承或实现抽象构件。
  • 树枝构件(Composite)角色 / 中间构件:是组合中的分支节点对象,它有子节点,用于继承和实现抽象构件。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。

第二章 组合模式实现(透明式)

2.1、透明式介绍

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。其结构如下图:

2.2、抽象构件

Component

public interface Component {
    public void add(Component c);

    public void remove(Component c);

    public Component getChild(int i);

    public void operation();
}

2.3、树叶构件

Leaf

public class Leaf implements Component {
    private String name;

    public Leaf(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void add(Component c) {
    }

    public void remove(Component c) {
    }

    public Component getChild(int i) {
        return null;
    }

    public void operation() {
        System.out.println("树叶" + name + ":被访问!");
    }
}

2.4、树枝构件

Composite

public class Composite implements Component {
    private ArrayList<Component> children = new ArrayList<>();

    public void add(Component c) {
        children.add(c);
    }

    public void remove(Component c) {
        children.remove(c);
    }

    public Component getChild(int i) {
        return children.get(i);
    }

    public void operation() {
        for (Object obj : children) {
            ((Component) obj).operation();
        }
    }
}

2.5、客户端测试

CompositePattern

public class CompositePattern {
    public static void main(String[] args) {
        Component c0 = new Composite();
        Component c1 = new Composite();
        Component leaf1 = new Leaf("1");
        Component leaf2 = new Leaf("2");
        Component leaf3 = new Leaf("3");
        c0.add(leaf1);
        c0.add(c1);
        c1.add(leaf2);
        c1.add(leaf3);
        c0.operation();
    }
}
树叶1:被访问!
树叶2:被访问!
树叶3:被访问!

第三章 组合模式实现(安全式)

3.1、安全式介绍

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。其结构如下图:

3.2、抽象构件

Component

public interface Component {
    public void operation();
}

3.3、树叶构件

Leaf

public class Leaf implements Component {
    private String name;

    public Leaf(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void operation() {
        System.out.println("树叶" + name + ":被访问!");
    }
}

3.4、树枝构件

Composite

public class Composite implements Component {
    private ArrayList<Component> children = new ArrayList<>();

    public void add(Component c) {
        children.add(c);
    }

    public void remove(Component c) {
        children.remove(c);
    }

    public Component getChild(int i) {
        return children.get(i);
    }

    public void operation() {
        for (Object obj : children) {
            ((Component) obj).operation();
        }
    }
}

3.5、客户端测试

CompositePattern

public class CompositePattern {
    public static void main(String[] args) {
        Composite c0 = new Composite();
        Composite c1 = new Composite();
        Component leaf1 = new Leaf("1");
        Component leaf2 = new Leaf("2");
        Component leaf3 = new Leaf("3");
        c0.add(leaf1);
        c0.add(c1);
        c1.add(leaf2);
        c1.add(leaf3);
        c0.operation();
    }
}

第四章 组合模式应用

HashMap中有一个putAll方法,参数是一个Map,这就是一种组合模式的体现:

ArrayList中有一个addAll方法,参数是一个Collection,这就是一种组合模式的体现:

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