设计模式之组合模式

Posted 2022-12-12 heliusking

项目需求

看一个学校院系展示需求

编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系 组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系：

传统方法

首先想到的是继承：将学院看做是学校的子类，系是学院的子类，这样实际上是站在组织大小来进行分层次的。（个人觉得这里用继承不是很恰当，比如三轮车继承车比较合理，北京大学继承大学是比较贴切的，但这里将学院继承学校，类本质是对事物共同的关注点抽象）。

实际上我们的要求是 ：在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个 学院，一个学院有多个系， 因此这种方案，不能很好实现的管理的操作，比如 对学院、系的添加，删除，遍历等

解决方案：把学校、院、系都看做是组织结构，他们之间没有继承的关系，而是 一个树形结构，可以更好的实现管理操作。 => 组合模式

组合模式简介

在现实生活中，存在很多“部分-整体”的关系，例如，大学中的部门与学院、总公司中的部门与分公司、学习用品中的书与书包、生活用品中的衣月艮与衣柜以及厨房中的锅碗瓢盆等。在软件开发中也是这样，例如，文件系统中的文件与文件夹、窗体程序中的简单控件与容器控件等。对这些简单对象与复合对象的处理，如果用组合模式来实现会很方便。

定义：有时又叫作部分-整体模式，它是一种将对象组合成树状的层次结构的模式，用来表示“部分-整体”的关系，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性。

组合模式的结构和实现

组合模式包含以下主要角色。

1. 抽象构件（Component）角色：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。
2. 树叶构件（Leaf）角色：是组合中的叶节点对象，它没有子节点，用于实现抽象构件角色中 声明的公共接口。
3. 树枝构件（Composite）角色：是组合中的分支节点对象，它有子节点。它实现了抽象构件角色中声明的接口，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。

import java.util.ArrayList;
public class CompositePattern

    public static void main(String[] args)
    
        Component c0=new Composite(); 
        Component c1=new Composite(); 
        Component leaf1=new Leaf("1"); 
        Component leaf2=new Leaf("2"); 
        Component leaf3=new Leaf("3");          
        c0.add(leaf1); 
        c0.add(c1);
        c1.add(leaf2); 
        c1.add(leaf3);          
        c0.operation(); 
    

//抽象构件
interface Component

    public void add(Component c);
    public void remove(Component c);
    public Component getChild(int i);
    public void operation();

//树叶构件
class Leaf implements Component

    private String name;
    public Leaf(String name)
    
        this.name=name;
    
    public void add(Component c)            
    public void remove(Component c)    
    public Component getChild(int i)
    
        return null;
       
    public void operation()
    
        System.out.println("树叶"+name+"：被访问！"); 
    

//树枝构件
class Composite implements Component

    private ArrayList<Component> children=new ArrayList<Component>();   
    public void add(Component c)
    
        children.add(c);
       
    public void remove(Component c)
    
        children.remove(c);
       
    public Component getChild(int i)
    
        return children.get(i);
       
    public void operation()
    
        for(Object obj:children)
        
            ((Component)obj).operation();
        
        

项目具体实现

抽象构件：

public abstract class OrganizationComponent 
    private String name; // 名字
    private String des; // 说明
    protected  void add(OrganizationComponent organizationComponent) 
        //默认实现
        throw new UnsupportedOperationException();
    
    protected  void remove(OrganizationComponent organizationComponent) 
        //默认实现
        throw new UnsupportedOperationException();
    
    //构造器
    public OrganizationComponent(String name, String des) 
        super();
        this.name = name;
        this.des = des;
    
    //省略name和des的getter/setter
    
    //方法print, 做成抽象的, 子类都需要实现
    protected abstract void print();

树枝构件：学校

//University 就是 Composite , 可以管理College
public class University extends OrganizationComponent 

    List<OrganizationComponent> organizationComponents = new ArrayList<OrganizationComponent>();

    // 构造器
    public University(String name, String des) 
        super(name, des);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    

    // 重写add
    @Override
    protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) 
        // TODO Auto-generated method stub
        organizationComponents.add(organizationComponent);
    

    // 重写remove
    @Override
    protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) 
        // TODO Auto-generated method stub
        organizationComponents.remove(organizationComponent);
    

    @Override
    public String getName() 
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.getName();
    

    @Override
    public String getDes() 
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.getDes();
    

    // print方法，就是输出University 包含的学院
    @Override
    protected void print() 
        System.out.println("--------------" + getName() + "--------------");
        //遍历 organizationComponents 
        for (OrganizationComponent organizationComponent : organizationComponents) 
            organizationComponent.print();
        
    

树枝构件：学院，与学校基本一致

public class College extends OrganizationComponent 

    //List 中 存放的Department
    List<OrganizationComponent> organizationComponents = new ArrayList<OrganizationComponent>();

    // 构造器
    public College(String name, String des) 
        super(name, des);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    

    // 重写add
    @Override
    protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) 
        // TODO Auto-generated method stub
        //  将来实际业务中，Colleage 的 add 和  University add 不一定完全一样
        organizationComponents.add(organizationComponent);
    

    // 重写remove
    @Override
    protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) 
        // TODO Auto-generated method stub
        organizationComponents.remove(organizationComponent);
    

    @Override
    public String getName() 
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.getName();
    

    @Override
    public String getDes() 
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.getDes();
    

    // print方法，就是输出University 包含的学院
    @Override
    protected void print() 
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("--------------" + getName() + "--------------");
        //遍历 organizationComponents 
        for (OrganizationComponent organizationComponent : organizationComponents) 
            organizationComponent.print();
        
    

树叶构件：院系

public class Department extends OrganizationComponent 

    //没有集合
    
    public Department(String name, String des) 
        super(name, des);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    

    
    //add , remove 就不用写了，因为他是叶子节点
    
    @Override
    public String getName() 
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.getName();
    
    
    @Override
    public String getDes() 
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.getDes();
    
    
    @Override
    protected void print() 
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(getName());
    

最后是我们的客户端代码，

public class Client 

    public static void main(String[] args) 
        
        //从大到小创建对象 学校
        OrganizationComponent university = new University("清华大学", " 中国顶级大学 ");
        
        //创建 学院
        OrganizationComponent computerCollege = new College("计算机学院", " 计算机学院 ");
        OrganizationComponent infoEngineercollege = new College("信息工程学院", " 信息工程学院 ");
        
        
        //创建各个学院下面的系(专业)
        computerCollege.add(new Department("软件工程", " 软件工程不错 "));
        computerCollege.add(new Department("网络工程", " 网络工程不错 "));
        computerCollege.add(new Department("计算机科学与技术", " 计算机科学与技术是老牌的专业 "));
        
        //
        infoEngineercollege.add(new Department("通信工程", " 通信工程不好学 "));
        infoEngineercollege.add(new Department("信息工程", " 信息工程好学 "));
        
        //将学院加入到 学校
        university.add(computerCollege);
        university.add(infoEngineercollege);
        
        //university.print();
        infoEngineercollege.print();
    

打印出结果：

--------------清华大学--------------
--------------计算机学院--------------
软件工程
网络工程
计算机科学与技术
--------------信息工程学院--------------
通信工程
信息工程

---

组合模式小结

组合模式的主要优点有：

1. 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；
2. 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”；

其主要缺点是：

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；