Java 设计模式之组合学习与掌握

Posted 2022-01-20 邹奇

文章目录

• 定义
• 优点
• 缺点
• 组合模式的结构与实现
• • 模式的结构
  • 模式的实现
• 应用场景

定义

• 将对象组合成树状层次结构，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性。

组合模式一般用来描述整体与部分的关系，它将对象组织到树形结构中，顶层的节点被称为根节点，根节点下面可以包含树枝节点和叶子节点，树枝节点下面又可以包含树枝节点和叶子节点

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优点

• 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，满足“开闭原则”；
• 组合模式使得客户端代码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，这简化了客户端代码；

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缺点

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

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组合模式的结构与实现

模式的结构

包含下面 3 个角色：

• 抽象构件（Component）角色（可以理解成接口）：它的主要作用是为树叶构件和树枝构件声明公共接口，并实现它们的默认行为。
  在透明式的组合模式中抽象构件还声明访问和管理子类的接口；
  在安全式的组合模式中不声明访问和管理子类的接口，管理工作由树枝构件完成。（总的抽象类或接口，定义一些通用的方法，比如新增、删除）

• 叶子构件（Leaf）角色：是组合中的叶子节点对象，它没有子节点，用于继承或实现抽象构件。

• 树枝构件（Branch）角色 / 中间构件：是组合中的分支节点对象，它有子节点，用于继承和实现抽象构件。
  它的主要作用是存储和管理子部件，通常包含 Add()、Remove()、GetChild() 等方法。

组合模式分为透明式的组合模式和安全式的组合模式。

（1）透明方式
抽象构件声明了所有子类中的全部方法，客户端无须区别树叶对象和树枝对象，对客户端来说是透明的。

但其缺点是：树叶构件本来没有 Add()、Remove() 及 GetChild() 方法，却要实现它们（空实现或抛异常），这样会带来一些安全性问题。

（2）安全方式
将管理子构件的方法移到树枝构件中，避免了上一种方式的安全性问题。

客户端在调用时要知道叶子对象和树枝对象的存在，所以失去了透明性。

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模式的实现

这里以安全组合模式来说明。

例：访问集合 branch0=leaf1,leaf2,leaf3 中的元素？

对应树状图如下：

【抽象构件角色】代码如下：

package com.example.designmodedemo.principle.combination.safe;

/**
 * 安全组合模式
 * 抽象构件（这里是接口）
 */
public interface Component 

    void operation();// 业务操作

【叶子构件角色】代码如下：

package com.example.designmodedemo.principle.combination.safe;

/**
 * 安全组合模式
 * 叶子构件
 */
public class Leaf implements Component

    private String name;

    public Leaf(String name) 
        this.name = name;
    

    @Override
    public void operation() 
        System.out.println(":> 树叶 " + name + " 被访问！");
    

【树枝构件角色】代码如下：

package com.example.designmodedemo.principle.combination.safe;

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

/**
 * 安全组合模式
 * 树枝构件
 */
public class Branch implements Component

    private List<Component> componentList = new ArrayList<>();// 声明集合管理子对象

    public void add(Component component) 
        componentList.add(component);
    

    public void remove(Component component) 
        componentList.remove(component);
    

    public Component getChild(int position) 
        return componentList.get(position);
    

    @Override
    public void operation() 
        for (Object obj : componentList)
            ((Component)obj).operation();
        
    

【客户端】代码调用如下：

	/**
     * 安全组合模式
     */
    private void principle_component_safe() 
        Leaf leaf2 = new Leaf("leaf2");
        Leaf leaf3 = new Leaf("leaf3");
        Branch branch1 = new Branch();

        branch1.add(leaf2);
        branch1.add(leaf3);

        Leaf leaf1 = new Leaf("leaf1");
        Branch branch0 = new Branch();

        branch0.add(leaf1);
        branch0.add(branch1);

        branch0.operation();

    

【运行结果】如下图示：

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应用场景

• 在需要表示一个对象整体与部分的层次结构的场合。
• 要求对用户隐藏组合对象与单个对象的不同，用户可以用统一的接口使用组合结构中的所有对象的场合。

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