【软考】设计模式之组合模式

1. 说明

• 1.将对象组合成树型结构以表示“部分-整体”的层次结构。
• 2.Composite使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
• 3.组合模式（Composite Pattern）是一种结构型设计模式

2. 应用场景

• 1.在具有整体和部分的层次结构中，希望通过一种方式忽略整体和部分的差异，客户端可以一致性对待处理。
• 2.处理的是一个树形结构。
• 3.系统中可以分离出叶子对象和容器对象，而且他们的类型不固定，需要增加一些新的类型。例如，遍历文件夹进行文件类型、数量、大小的统计时，文件夹内可能包含子文件夹（容器文件），也可能只有具体格式的文件（叶子文件）。
• 4.想表示对象的部分-整体层次结构。
• 5.希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

3. 结构图

4. 构成

• 1.Component（抽象构件）：为组合中的对象声明结构；在适当情况下实现所有类共有接口的默认行为；声明一个接口用于访问和管理Component的子组件；（可选）在递归结构中定义一个接口，用于访问一个父组件，并在合适的情况下实现它。
• 2.Leaf（叶子构件）：在组合中表示叶结点对象，叶结点没有子结点；在组合中定义图对象的行为。
• 3.Composite（容器构件）： 定义有子组件的那些组件的行为；存储子组件；在Component接口中实现与子组件有关的操作。
• 4.Client（客户端）：通过 Component接口操纵组合组件的对象。

5. 优点

• 1.它简化了客户端代码，使得客户端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。
• 2.它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，这符合“开闭原则”。

6. 缺点

• 1.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。
• 2.不容易限制容器中的构件。
• 3.不容易用继承的方法来增加构件的新功能。

7. java示例

• 1.抽象构件

package com.learning.composite;

/**
 * 文件系统
 * 抽象构件
 */
public interface FileSystem {
    /**
     * 获取层级
     * @return
     */
    int getLevel();

    /**
     * 设置层级
     * @param level
     */
    void setLevel(int level);

    /**
     * 展示
     */
    void display();

    /**
     * 添加子节点
     * @param fileSystem
     */
    void add(FileSystem fileSystem);

    /**
     * 删除子节点
     * @param fileSystem
     */
    void remove(FileSystem fileSystem);
}

• 2.容器构件

package com.learning.composite;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 目录
 */
public class Directory implements FileSystem {
    private String name;
    private int level = 1;
    private List children;
  
    public Directory(String name) {
        this.name = name;  
        this.children = new ArrayList<>();  
    }

    @Override
    public int getLevel() {
        return this.level;
    }

    @Override
    public void setLevel(int level) {
        this.level = level;
    }

    @Override
    public void display() {
        for(int i = 0; i < level; i++){
            System.out.print("  ");
        }
        System.out.println("+ Directory: " + name);
        for (FileSystem child : children) {
            child.display();  
        }  
    }  
  
    @Override  
    public void add(FileSystem fileSystem) {
        fileSystem.setLevel(this.level + 1);
        children.add(fileSystem);
    }  
  
    @Override  
    public void remove(FileSystem fileSystem) {
        children.remove(fileSystem);
    }  
}

• 3.叶子构件

package com.learning.composite;

/**
 * 文件
 */
public class File implements FileSystem {
    private String name;

    private int level;
  
    public File(String name) {  
        this.name = name;  
    }

    @Override
    public int getLevel() {
        return level;
    }

    @Override
    public void setLevel(int level) {
        this.level = level;
    }

    @Override
    public void display() {  
        for(int i = 0; i < level; i++){
            System.out.print("  ");
        }
        System.out.println("- File: " + name);
    }  
  
    // 文件不包含子节点，因此这两个方法为空实现  
    @Override  
    public void add(FileSystem fileSystem) {
        throw new UnsupportedOperationException("文件不能添加子节点");
    }  
  
    @Override  
    public void remove(FileSystem fileSystem) {
        throw new UnsupportedOperationException("文件没有子节点");
    }  
}

• 4.客户端

package com.learning.composite;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {  
        Directory root = new Directory("根目录");
          
        Directory docs = new Directory("文档");
        root.add(docs);  
        docs.add(new File("演讲.pdf"));
        docs.add(new File("报告.docx"));
          
        Directory pictures = new Directory("图片");
        root.add(pictures);  
        pictures.add(new File("月亮.jpg"));
        Directory travel = new Directory("旅行");
        pictures.add(travel);  
        travel.add(new File("意大利.jpg"));
        travel.add(new File("法国.jpg"));
          
        root.display();  
    }  
}

• 5.示例截图