第五章 5.6 组合模式

分类：01_设计模式

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我们很容易将“组合模式”和“组合关系”搞混。组合模式最初只是用于解决树形结构的场景，更多的是处理对象组织结构之间的问题。而组合关系则是通过将不同对象封装起来完成一个统一功能.

5.6.1 组合模式介绍

组合模式(Composite Pattern) 的定义是：将对象组合成树形结构以表示整个部分的层次结构.组合模式可以让用户统一对待单个对象和对象的组合.

比如: windows操作系统中的目录结构,其实就是树形目录结构,通过tree命令实现树形结构展示.

94.jpg

在上图中包含了文件夹和文件两类不同元素,其中在文件夹中可以包含文件,还可以继续包含子文件夹.子文件夹中可以放入文件,也可以放入子文件夹. 文件夹形成了一种容器结构(树形结构),递归结构.

95.jpg

接着我们再来思考虽然文件夹和文件是不同类型的对象,但是他们有一个共性,就是 都可以被放入文件夹中. 其实文件和文件夹可以被当做是同一种对象看待.

组合模式其实就是将一组对象(文件夹和文件)组织成树形结构,以表示一种'部分-整体' 的层次结构,(目录与子目录的嵌套结构). 组合模式让客户端可以统一单个对象(文件)和组合对象(文件夹)的处理逻辑(递归遍历).

组合模式更像是一种数据结构和算法的抽象,其中数据可以表示成树这种数据结构,业务需求可以通过在树上的递归遍历算法来实现.

5.6.2 组合模式原理

96.jpg

组合模式主要包含三种角色：

5.6.3 组合模式实现

组合模式的关键在于定义一个抽象根节点类,它既可以代表叶子,又可以代表树枝节点,客户端就是针对该抽象类进行编程,不需要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.

树枝节点对象和抽象根节点类之间建立了一个聚合关联关系,在树枝节点对象中既可以包含叶子节点,还可以继续包含树枝节点,以此实现递归组合,形成一个树形结构.

代码实现


/**
 * 抽象根节点
 *      对于客户端而言将针对抽象编程,无需关心其具体子类是容器构件还是叶子构件.
 * @author spikeCong
 * @date 2022/10/6
 **/
public abstract class Component {

    public abstract void add(Component c); //增加成员
    public abstract void remove(Component c); //删除成员
    public abstract Component getChild(int i); //获取成员
    public abstract void operation(); //业务方法

}

/**
 * 叶子节点
 *      叶子节点中不能包含子节点
 * @author spikeCong
 * @date 2022/10/6
 **/
public class Leaf extends Component {
    @Override
    public void add(Component c) {
        //具体操作
    }

    @Override
    public void remove(Component c) {
        //具体操作
    }

    @Override
    public Component getChild(int i) {
        //具体操作
        return new Leaf();
    }

    @Override
    public void operation() {
        //叶子节点具体业务方法
    }
}

/**
 * 树枝节点
 *      容器对象,可以包含子节点
 * @author spikeCong
 * @date 2022/10/6
 **/
public class Composite extends Component {

    private ArrayList<Component> list = new ArrayList<>();

    @Override
    public void add(Component c) {
        list.add(c);
    }

    @Override
    public void remove(Component c) {
        list.remove(c);
    }

    @Override
    public Component getChild(int i) {
        return (Component) list.get(i);
    }

    @Override
    public void operation() {
        //在树枝节点中的业务方法,将递归调用其他节点中的operation() 方法
        for (Component component : list) {
            component.operation();
        }
    }
}

5.6.4 组合模式应用实例

下面我们通过一段程序来演示一下组合模式的使用. 程序的功能是列出某一目录下所有的文件和文件夹.类图如下:

98.jpg

我们按照下图的表示,进行文件和文件夹的构建.

97.jpg

Entry类: 抽象类,用来定义File类和Directory类的共性内容


/**
 * Entry抽象类,表示目录条目(文件+文件夹)的抽象类
 * @author spikeCong
 * @date 2022/10/6
 **/
public abstract class Entry {

    public abstract String getName(); //获取文件名

    public abstract int getSize(); //获取文件大小

    //添加文件夹或文件
    public abstract Entry add(Entry entry);

    //显示指定目录下的所有信息
    public abstract void printList(String prefix);

    @Override
    public String toString() {
        return getName() + "(" +getSize() + ")";
    }
}

File类,叶子节点,表示文件.


/**
 * File类 表示文件
 * @author spikeCong
 * @date 2022/10/6
 **/
public class File extends Entry {

    private String name; //文件名
    private int size; //文件大小

    public File(String name, int size) {
        this.name = name;
        this.size = size;
    }

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return size;
    }

    @Override
    public Entry add(Entry entry) {
        return null;
    }

    @Override
    public void printList(String prefix) {

        System.out.println(prefix + "/" + this);
    }

}

Directory类,树枝节点,表示文件


/**
 * Directory表示文件夹
 * @author spikeCong
 * @date 2022/10/6
 **/
public class Directory extends Entry{

    //文件的名字
    private String name;

    //文件夹与文件的集合
    private ArrayList<Entry> directory = new ArrayList();

    //构造函数
    public Directory(String name) {
        this.name = name;
    }

    //获取文件名称
    @Override
    public String getName() {
        return this.name;
    }

    /**
     * 获取文件大小
     *      1.如果entry对象是File类型,则调用getSize方法获取文件大小
     *      2.如果entry对象是Directory类型,会继续调用子文件夹的getSize方法,形成递归调用.
     */
    @Override
    public int getSize() {
        int size = 0;

        //遍历或者去文件大小
        for (Entry entry : directory) {
            size += entry.getSize();
        }
        return size;
    }

    @Override
    public Entry add(Entry entry) {
        directory.add(entry);
        return this;
    }

    //显示目录
    @Override
    public void printList(String prefix) {
        System.out.println("/" + this);
        for (Entry entry : directory) {
            entry.printList("/" + name);
        }
    }
}

测试


public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        //根节点
        Directory rootDir = new Directory("root");

        //树枝节点
        Directory binDir = new Directory("bin");
        //向bin目录中添加叶子节点
        binDir.add(new File("vi",10000));
        binDir.add(new File("test",20000));

        Directory tmpDir = new Directory("tmp");

        Directory usrDir = new Directory("usr");
        Directory mysqlDir = new Directory("mysql");
        mysqlDir.add(new File("my.cnf",30));
        mysqlDir.add(new File("test.db",25000));
        usrDir.add(mysqlDir);

        rootDir.add(binDir);
        rootDir.add(tmpDir);
        rootDir.add(mysqlDir);

        rootDir.printList("");
    }
}


5.6.5 组合模式总结

1 ) 组合模式的分类

2 ) 组合模式优点

3 ) 组合模式的缺点

4 ) 组合模式使用场景分析


修改内容