【设计模式】组合模式 ( 简介 | 适用场景 | 优缺点 | 代码示例 )

韩曙亮

发布于 2023-03-29 15:35:35

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发布于 2023-03-29 15:35:35

文章被收录于专栏：韩曙亮的移动开发专栏

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一、组合模式简介

组合模式 : 将对象组合成树形结构 , 表示 " 部分-整体 " 层次结构 ;

组合模式使客户端对单个对象和组合对象保持一致的方式处理 ;

如 : 文件系统 , 根目录下有若干文件和目录 , 在二级目录下还有目录和文件 , 这种情况下 , 适合使用组合模式 ;

组合模式类型 : 结构型

二、组合模式适用场景

组合模式适用场景 :

忽略差异 : 希望客户端可以忽略组合对象与单个对象的差异 ;
处理树形结构 ;

三、组合模式优缺点

组合模式优点 :

定义层次 : 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 ;
忽略层次 : 让客户端忽略层次之间的差异 , 方便对整个层次结构进行控制 ;
简化客户端代码 ;
符合开闭原则 ;

组合模式缺点 :

限制类型复杂 : 限制类型时 , 比较复杂 ; 如 : 某个目录中只能包含文本文件 , 使用组合模式时 , 不能依赖类型系统 , 施加约束 , 它们都来自于节点的抽象层 ; 在这种情况下 , 必须通过在运行时进行类型检查 , 这样就变得比较复杂 ;
使设计变得更加抽象 ;

四、组合模式和访问者模式

组合模式和访问者模式 : 两个模式经常结合起来使用 , 使用访问者模式 , 访问组合模式中的递归结构 ,

五、组合模式代码示例

业务逻辑 :

书籍分属于目录下 , 如果使书籍目录和书籍继承同一个抽象类 ( 目录组件 ) , 可以将书籍及由书籍组成的书籍目录当做同一个类型的对象进行操作 , 操作上的具体的差别 , 进行定制化处理 ;

1、书籍和目录的抽象父类

抽象类中所有的方法都抛出异常 , 子类重写需要的方法 , 如果子类实例对象调用没有重写的方法 , 就会抛出异常 ;

package composite;

/**
 * 目录组件
 *      目录 和 书籍 都继承 CatalogComponent 接口
 *      子类根据当前的的类型 , 选择性重写接口
 */
public abstract class CatalogComponent {
    /**
     * 添加元素
     * @param catalogComponent
     */
    public void add(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持的操作");
    }

    /**
     * 删除元素
     * @param catalogComponent
     */
    public void remove(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持的操作");
    }

    /**
     * 获取名称
     * @param catalogComponent
     */
    public String getName(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持的操作");
    }

    /**
     * 获取价格
     * @param catalogComponent
     * @return
     */
    public double getPrice(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持的操作");
    }

    /**
     * 如果该组件是目录 , 直接打印目录
     * 如果该组件是书籍 , 直接打印课程
     */
    public void printf() {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持的操作");
    }


}

2、书籍类

书籍类重写了 CatalogComponent 的 getName / getPrice / printf 方法 , 如果调用其余方法 , 会抛出异常 ;

package composite;

/**
 * 书籍类
 *      重写了 CatalogComponent 的 getName / getPrice / printf 方法
 *      如果调用其余方法 , 会抛出异常
 */
public class Book extends CatalogComponent {
    /**
     * 书籍名称
     */
    private String name;

    /**
     * 书籍价格
     */
    private double price;

    public Book(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 printf() {
        System.out.println("Book : name = " + name + " , price = " + price);
    }
}

3、目录类

目录类重写了 CatalogComponent 的 getName / add / remove / printf 方法 , 如果调用其余方法 , 会抛出异常 ;

package composite;

import java.util.ArrayList;

/**
 * 目录类
 *      重写了 CatalogComponent 的 getName / add / remove / printf 方法
 *      如果调用其余方法 , 会抛出异常
 */
public class Catalogue extends CatalogComponent {
    /**
     * 维护书籍列表
     */
    private ArrayList<CatalogComponent> items = new ArrayList<>();

    /**
     * 书籍名称
     */
    private String name;

    /**
     * 存储当前目录的层数
     *      最外面的是 0 层
     */
    private Integer level;

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

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

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

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

    @Override
    public void printf() {
        System.out.println(this.name + " : ");
        for (CatalogComponent catalogComponent : items) {
            // 这样可以将目录层次完整的打印出来
            if (this.level != null) {
                for (int i = 0; i < level; i++) {
                    System.out.print("  ");
                }
            }
            catalogComponent.printf();
        }
    }
}

4、测试类

package composite;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 认为 书籍 和 目录 都是 CatalogComponent 类型的
        CatalogComponent storyBook = new Book("故事书", 2.0);
        CatalogComponent novelBook = new Book("小说", 8.0);

        CatalogComponent mathBook = new Book("数学书", 7.0);
        CatalogComponent englishBook = new Book("英语书", 3.0);

        CatalogComponent schoolBooks = new Catalogue("学校课本", 2);
        schoolBooks.add(mathBook);
        schoolBooks.add(englishBook);

        // 主目录 , 包含上述所有内容 , 2 本书 和 1 个目录
        CatalogComponent main = new Catalogue("所有书籍", 1);
        main.add(storyBook);
        main.add(novelBook);
        main.add(schoolBooks);

        // 打印主目录
        main.printf();
    }
}

执行结果 :

所有书籍 : 
  Book : name = 故事书 , price = 2.0
  Book : name = 小说 , price = 8.0
  学校课本 : 
    Book : name = 数学书 , price = 7.0
    Book : name = 英语书 , price = 3.0