设计模式学习笔记 - 组合模式
设计模式学习笔记 - 组合模式
一、学校院系展示问题
展示一个学校院系结构：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。
二、传统方案解决学校院系展示问题
（1）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。实际上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），这种方案不能很好实现的管理的操作，比如添加、删除、遍历学院和系等。
（2）解决方案：把学校、院、系都看做是组织结构，它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。 也就是使用组合模式来实现。
三、组合模式介绍
1、基本介绍
组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，它创建了对象组的树形结构，将对象组合成树状结构以表示“整体-部分”的层次关系。
组合模式属于结构型模式。
组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。
组合模式使得用户对单个对象和组合对象的访问具有一致性，即组合能让客户以一致的方式处理个别对象以及组合对象。
2、组合模式原理
-
类图：
-
说明：
（1）Component：这是组合中对象声明接口，在适当情况下，实现所有类共有的接口默认行为，用于访问和管理Component子部件，Component可以是抽象类或者接口。
（2）Composite：非叶子节点，用于存储子部件， 在Component接口中实现子部件的相关操作，比如add（增加）、remove（删除）。
（3）Leaf：在组合中表示叶子节点，叶子节点中没有子节点。
四、组合模式解决学校院系展示问题
- 类图：
- 实现代码：
package com.etc.design.composite;
public abstract class OrganizationComponent {
// 名字
private String name;
// 说明
private String des;
//默认实现
protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
//默认实现
protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
// 构造器
public OrganizationComponent(String name, String des) {
super();
this.name = name;
this.des = des;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getDes() {
return des;
}
public void setDes(String des) {
this.des = des;
}
// print方法，做成抽象方法，子类都需要实现print方法。
protected abstract void print();
}
package com.etc.design.composite;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
// University类是Composite，可以管理College对象
public class University extends OrganizationComponent {
// List中存放的是College对象
List<OrganizationComponent> organizationComponents = new ArrayList<OrganizationComponent>();
// 构造器
public University(String name, String des) {
super(name, des);
}
// 重写add方法
@Override
protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {
organizationComponents.add(organizationComponent);
}
// 重写remove方法
@Override
protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
organizationComponents.remove(organizationComponent);
}
@Override
public String getName() {
return super.getName();
}
@Override
public String getDes() {
return super.getDes();
}
// print方法：输出University包含的学院College
@Override
protected void print() {
System.out.println("--------------" + getName() + "--------------");
// 遍历organizationComponents集合
for (OrganizationComponent organizationComponent : organizationComponents) {
organizationComponent.print();
}
}
}
package com.etc.design.composite;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
// College类也是Composite，可以管理Department对象
public class College extends OrganizationComponent {
// List中存放的是Department对象
List<OrganizationComponent> organizationComponents = new ArrayList<OrganizationComponent>();
// 构造器
public College(String name, String des) {
super(name, des);
}
// 重写add方法
@Override
protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {
// 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方法
@Override
protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
organizationComponents.remove(organizationComponent);
}
@Override
public String getName() {
return super.getName();
}
@Override
public String getDes() {
return super.getDes();
}
// print方法：输出University包含的学院
@Override
protected void print() {
System.out.println("--------------" + getName() + "--------------");
// 遍历organizationComponents集合
for (OrganizationComponent organizationComponent : organizationComponents) {
organizationComponent.print();
}
}
}
package com.etc.design.composite;
public class Department extends OrganizationComponent {
// 叶子节点不存在集合，也不用实现add和remove方法
public Department(String name, String des) {
super(name, des);
}
@Override
public String getName() {
return super.getName();
}
@Override
public String getDes() {
return super.getDes();
}
@Override
protected void print() {
System.out.println(getName());
}
}
package com.etc.design.composite;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 从大到小创建对象
// 创建学校
OrganizationComponent university = new University("学校", "---学校---");
// 创建学院
OrganizationComponent computerCollege = new College("计算机学院", "---------计算机学院---------");
OrganizationComponent infoEngineercollege = new College("人文学院", "---------人文学院---------");
//创建各个学院的系
computerCollege.add(new Department("软件工程系", " 软件工程系 "));
computerCollege.add(new Department("网络工程系", " 网络工程不错系 "));
infoEngineercollege.add(new Department("历史学系", " 历史学系 "));
infoEngineercollege.add(new Department("经济学系", " 经济学系 "));
//将学院加入到学校
university.add(computerCollege);
university.add(infoEngineercollege);
university.print();
}
}
五、组合模式在JDK集合的源码分析
Java的集合类HashMap中使用了组合模式。
- 类图：
public interface Map<K,V> {
......
V put(K key, V value);
......
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);
......
}
public abstract class AbstractMap<K,V> implements Map<K,V> {
......
public V put(K key, V value) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
......
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())
put(e.getKey(), e.getValue());
}
......
}
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
......
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
......
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
putMapEntries(m, true);
}
......
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
public final K getKey() { return key; }
public final V getValue() { return value; }
public final String toString() { return key + "=" + value; }
public final int hashCode() {
return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
}
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
public final boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (o instanceof Map.Entry) {
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
Objects.equals(value, e.getValue()))
return true;
}
return false;
}
}
......
}
六、组合模式的注意事项和细节
（1）简化客户端操作。客户端只需要面对一致的对象而不用考虑整体部分或者节点叶子的问题。
（2）具有较强的扩展性。当要更改组合对象时，只需要调整内部的层次关系，客户端不用做出任何改动。
（3）方便创建出复杂的层次结构。客户端不用理会组合里面的组成细节，容易添加节点或者叶子从而创建出复杂的树形结构。
（4）需要遍历组织机构或者处理的对象具有树形结构时, 非常适合使用组合模式。
（5）要求较高的抽象性，如果节点和叶子有很多差异性的话，比如很多方法和属性都不一样，不适合使用组合模式。