java 设计模式实战，合成模式之神奇的树结构
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什么是合成模式
以下是互联网的解释。
合成模式属于对象的结构模式，有时又叫做“部分——整体”模式。合成模式将对象组织到树结构中，可以用来描述整体与部分的关系。合成模式可以使客户端将单纯元素与复合元素同等看待。
经常会出现有树结构的情况 , 其中由单独的对象或者单独对象组成的合成对象组成 , 此时就需要利用一种方式来完成树结构的构建工作 .
合成模式提供一个树结构中所有对象的统一接口 , 规范树中单独对象和合成对象的构建过程 , 合成模式更像一个数据结构 .
合成模式的实现方式分为透明式和安全式 , 主要区别在于管理方法是在抽象构件中声明, 还是直接在树枝构件中定义.
- 透明式 , 管理方法在抽象构件中声明 , 同时树叶节点需要用平庸的方式实现管理方法 .
- 安全式 , 在树枝构件中直接定义管理方法 , 这样避免在树叶构件中进行定义 .
设计模式和编程语言无关，但是二当家的依然用Java语言去实战举例。
安全式合成模式
-
抽象构件(Component)角色：这是一个抽象角色，它给参加组合的对象定义出公共的接口及其默认行为，可以用来管理所有的子对象。合成对象通常把它所包含的子对象当做类型为Component的对象。在安全式的合成模式里，构件角色并不定义出管理子对象的方法，这一定义由树枝构件对象给出。
-
树叶构件(Leaf)角色：树叶对象没有下级子对象，定义出参加组合的原始对象的行为。
-
树枝构件(Composite)角色：代表参加组合的有下级子对象的对象，并给出树枝构件对象的行为。
抽象构件(Component)角色
抽象构件声明了叶子和树枝都应该有的行为。
package com.secondgod.composite;
/**
* 抽象构件
*
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*/
public interface Component {
/**
* 输出自身的名称
*/
void printStruct(String preStr);
}
树叶构件(Leaf)角色
树叶不会再有下级。
package com.secondgod.composite;
import java.text.MessageFormat;
/**
* 树叶
*
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*/
public class Leaf implements Component {
/**
* 叶子对象的名字
*/
private String name;
public Leaf(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void printStruct(String preStr) {
System.out.println(MessageFormat.format("{0}-{1}", preStr, name));
}
}
树枝构件(Composite)角色
树枝可以继续长出树枝或者树叶，所以要有addChild方法。
package com.secondgod.composite;
import java.text.MessageFormat;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 树枝
*
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*/
public class Composite implements Component {
/**
* 用来存储组合对象中包含的子组件对象
*/
private List<Component> childComponents = new ArrayList<Component>();
/**
* 组合对象的名字
*/
private String name;
public Composite(String name){
this.name = name;
}
/**
* 聚集管理方法，增加一个子构件对象
* @param child 子构件对象
*/
public void addChild(Component child){
childComponents.add(child);
}
@Override
public void printStruct(String preStr) {
// 先把自己输出
System.out.println(MessageFormat.format("{0}+{1}", preStr, name));
// 如果还包含有子组件，那么就输出这些子组件对象
if (this.childComponents != null) {
// 添加两个空格，表示向后缩进两个空格
preStr += " ";
// 输出当前对象的子对象
for (Component c : childComponents) {
// 递归输出每个子对象
c.printStruct(preStr);
}
}
}
}
使用
package com.secondgod.composite;
/**
* 测试
*
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*/
public class Client {
public static void main(String[]args){
Composite root = new Composite("生物");
Composite c1 = new Composite("动物");
Composite c2 = new Composite("植物");
Leaf leaf1 = new Leaf("猫猫");
Leaf leaf2 = new Leaf("狗狗");
Leaf leaf3 = new Leaf("大树");
Leaf leaf4 = new Leaf("小草");
root.addChild(c1);
root.addChild(c2);
c1.addChild(leaf1);
c1.addChild(leaf2);
c2.addChild(leaf3);
c2.addChild(leaf4);
root.printStruct("");
}
}
执行结果符合预期。
透明式合成模式
抽象构件(Component)角色
生长树枝和树叶的方法直接声明在抽象构件里。本例使用抽象类，其实也可以使用接口。
package com.secondgod.composite;
/**
* 抽象构件
*
* @author 二当家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
*/
public abstract class Component {
/**
* 输出自身的名称
*/
public abstract void printStruct(String preStr);
/**
* 聚集管理方法，增加一个子构件对象
* @param child 子构件对象
*/
public void addChild(Component child){
/**
* 缺省实现，抛出异常，因为叶子对象没有此功能
* 或者子组件没有实现这个功能
*/
throw new UnsupportedOperationException("对象不支持此功能");
}
}
树叶构件(Leaf)角色
透明式的叶子从实现抽象构件改成继承抽象构件。如果抽象构件是接口，则需要平庸实现管理子构件的方法。
package com.secondgod.composite;
import java.text.MessageFormat;
/**
* 树叶
*
* @author 二当家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
*/
public class Leaf extends Component {
/**
* 叶子对象的名字
*/
private String name;
public Leaf(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void printStruct(String preStr) {
System.out.println(MessageFormat.format("{0}-{1}", preStr, name));
}
}
树枝构件(Composite)角色
透明式的树枝也是从实现抽象构件改为继承抽象构件，这主要跟抽象构件是抽象类还是接口有关。
package com.secondgod.composite;
import java.text.MessageFormat;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 树枝
*
* @author 二当家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
*/
public class Composite extends Component {
/**
* 用来存储组合对象中包含的子组件对象
*/
private List<Component> childComponents = new ArrayList<Component>();
/**
* 组合对象的名字
*/
private String name;
public Composite(String name){
this.name = name;
}
/**
* 聚集管理方法，增加一个子构件对象
* @param child 子构件对象
*/
public void addChild(Component child){
childComponents.add(child);
}
@Override
public void printStruct(String preStr) {
// 先把自己输出
System.out.println(MessageFormat.format("{0}+{1}", preStr, name));
// 如果还包含有子组件，那么就输出这些子组件对象
if (this.childComponents != null) {
// 添加两个空格，表示向后缩进两个空格
preStr += " ";
// 输出当前对象的子对象
for (Component c : childComponents) {
// 递归输出每个子对象
c.printStruct(preStr);
}
}
}
}
使用
客户端在使用时，变量可以都声明为抽象构件。
package com.secondgod.composite;
/**
* 测试
*
* @author 二当家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
*/
public class Client {
public static void main(String[]args){
Component root = new Composite("生物");
Component c1 = new Composite("动物");
Component c2 = new Composite("植物");
Component leaf1 = new Leaf("猫猫");
Component leaf2 = new Leaf("狗狗");
Component leaf3 = new Leaf("大树");
Component leaf4 = new Leaf("小草");
root.addChild(c1);
root.addChild(c2);
c1.addChild(leaf1);
c1.addChild(leaf2);
c2.addChild(leaf3);
c2.addChild(leaf4);
root.printStruct("");
}
}
可以看出，客户端无需再区分操作的是树枝对象(Composite)还是树叶对象(Leaf)了；对于客户端而言，操作的都是Component对象。
安全式和透明式
-
安全式：从客户端使用合成模式上看是否更安全，如果是安全的，那么就不会有发生误操作的可能，能访问的方法都是被支持的。
-
透明式：从客户端使用合成模式上，是否需要区分到底是“树枝对象”还是“树叶对象”。如果是透明的，那就不用区分，对于客户而言，都是Compoent对象，具体的类型对于客户端而言是透明的，是无须关心的。因为无论树叶还是树枝，均符合一个固定的接口。
到底使用安全式还是透明式需要看需求，大家看着办吧。
推荐继续阅读：java 设计模式实战，适配器模式之万物拟人化
以上是关于java 设计模式实战，合成模式之神奇的树结构的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章