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Java結(jié)構(gòu)型設(shè)計模式之組合模式詳解

 更新時間：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)建了對象組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合模式使得用戶對單個對象和組合對象的訪問具有一致性。本文將通過示例為大家詳細(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。

它的宗旨是通過將單個對象（葉子節(jié)點）和組合對象（樹枝節(jié)點）用相同的接口進行表示，使得客戶端對單個對象和組合對象的使用具有一致性。

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

應(yīng)用場景

1.希望客戶端可以忽略組合對象與單個對象的差異時。

2.對象層次具備整體和部分，呈樹形結(jié)構(gòu)。

例如：樹形菜單，文件、文件夾的管理。

優(yōu)缺點

優(yōu)點：

1、高層模塊調(diào)用簡單。

2、節(jié)點自由增加。

缺點：

1.在使用組合模式時，其葉子和樹枝的聲明都是實現(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個角色：

1.抽象根節(jié)點(Component)

定義系統(tǒng)各層次對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.樹枝節(jié)點(Composite)

定義樹枝節(jié)點的行為，存儲子節(jié)點，組合樹枝節(jié)點和葉子節(jié)點形成一個樹形結(jié)構(gòu)。

3.葉子節(jié)點(Laf)

葉子節(jié)點對象，其下再無分支，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(Component)中，系統(tǒng)所有節(jié)點具備一致行為，如果當(dāng)系統(tǒng)絕大多數(shù)層次具備相同的公共行為時，采用透明組合模式會更好。但是為剩下少數(shù)層次節(jié)點引入不需要的方法。

如果當(dāng)系統(tǒng)各個層次差異性行為較多或者樹節(jié)點層次相對穩(wěn)定時，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)點中，這樣做的好處是客戶端無需分辨是葉子節(jié)點(Leaf)和樹枝節(jié)點(Composite),它們具備完全一致的接口。缺點是葉子節(jié)點(Leaf)會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)計模式接口隔離原則相違背。

創(chuàng)建抽象根節(jié)點

把所有可能用到的方法都定義到這個最頂層的抽象類中，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，否則子類必須實現(xiàn)，于是體現(xiàn)不出各個子類的差異。子類只需要重寫有差異的方法進行覆蓋即可。

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

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)建樹枝節(jié)點

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

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
        Component root = new CompositeCategory("分類目錄");
        // 樹枝節(jié)點
        Component categoryA = new CompositeCategory("分類A");
        Component categoryB = new CompositeCategory("分類B");
        // 葉子節(jié)點
        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)各個層次的最基礎(chǔ)的一致行為，而把組合（樹節(jié)點）本身的方法（管理子類對象的添加，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)計模式單一職責(zé)原側(cè)和接口隔離原則；缺點是客戶需要區(qū)分樹枝節(jié)點(Composite)和葉子節(jié)點(Leaf),這樣才能正確處理各個層次的操作，客戶端無法依賴抽象(Component),違背了設(shè)計模式依賴倒置原則。

創(chuàng)建抽象根節(jié)點

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

創(chuàng)建樹枝節(jié)點

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

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
        CompositeCategory root = new CompositeCategory("分類目錄");
        // 樹枝節(jié)點
        CompositeCategory categoryA = new CompositeCategory("分類A");
        CompositeCategory categoryB = new CompositeCategory("分類B");
        // 葉子節(jié)點
        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)

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