设计模式-组合模式（Composite Pattern）

r囧r小猫 2023-07-02 07:29 23阅读 0赞

推荐：[Java设计模式汇总][Java]

## 组合模式 ##

**定义**

> Compose objects into tree structures to represent part-whole hierarchies. Composite let client treat individual objects and compositions of objects uniformly.  
> 将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，使得用户对于单个对象和组合对象的使用具有一致性。

**类型**  
结构性。

**模式讲解**  
抽象根节点（Component）：定义系统各层对象的共有方法和属性，可以预先定义一些默认行为和属性。  
树枝节点（Composite）：定义树枝节点的行为，还需要存储子节点，组合树枝节点和叶子节点形成一个树形结构。  
叶子节点（Leaf）：叶子节点对象，其下再无分支，是系统层次遍历的最小单位。  
![在这里插入图片描述][format_png]  
**例子**  
这里的例子是一个课程目录例子，比如主课程目录中有Java课程目录、Python课程目录等，而Java课程目录中还有Java设计模式课程、Java虚拟机课程、SpringBoot框架课程等等更细分的课程，或者还有其他Java课程子目录。

CatalogComponent类（抽象类，目录组件类），是抽象根节点（Component），预先定义了一些默认行为和属性。

package com.kaven.design.pattern.structural.composite;
    
    public abstract class CatalogComponent { 
        public void add(CatalogComponent catalogComponent){ 
            throw new UnsupportedOperationException("不支持添加操作");
        }
    
        public void remove(CatalogComponent catalogComponent){ 
            throw new UnsupportedOperationException("不支持删除操作");
        }
    
        public String getName(){ 
            throw new UnsupportedOperationException("不支持获取名称操作");
        }
    
        public double getPrice(){ 
            throw new UnsupportedOperationException("不支持获取价格操作");
        }
    
        public void print(){ 
            throw new UnsupportedOperationException("不支持打印操作");
        }
    }

Course类（课程类），继承了CatalogComponent类，并且重写了它需要的方法，是叶子节点（Leaf）。

package com.kaven.design.pattern.structural.composite;
    
    public class Course extends CatalogComponent { 
        private String name;
        private double price;
    
        public Course(String name, double price) { 
            this.name = name;
            this.price = price;
        }
    
        @Override
        public String getName() { 
            return this.name;
        }
    
        @Override
        public double getPrice() { 
            return this.price;
        }
    
        @Override
        public void print() { 
            System.out.println("Course Name:"+name+" Price:"+price);
        }
    }

CourseCatalog类（课程目录类），继承了CatalogComponent类，也重写了它需要的方法，因为它是目录（树枝节点），所以它有一个容器`private List<CatalogComponent> items = new ArrayList<CatalogComponent>()`，用来存储课程（叶子节点），所以它是是树枝节点（Composite）。  
`level是目录的级数`，方便打印目录结构。

package com.kaven.design.pattern.structural.composite;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class CourseCatalog extends CatalogComponent { 
        private List<CatalogComponent> items = new ArrayList<CatalogComponent>();
        private String name;
        private Integer level;
    
        public CourseCatalog(String name, Integer level) { 
            this.name = name;
            this.level = level;
        }
    
        @Override
        public String getName() { 
            return this.name;
        }
    
        @Override
        public void add(CatalogComponent catalogComponent) { 
            items.add(catalogComponent);
        }
    
        @Override
        public void remove(CatalogComponent catalogComponent) { 
            items.remove(catalogComponent);
        }
    
        @Override
        public void print() { 
            System.out.println(this.name);
            for(CatalogComponent catalogComponent : items){ 
                if(level != null){ 
                    for (int i = 0; i < this.level; i++) { 
                        System.out.print(" ");
                    }
                }
                catalogComponent.print();
            }
        }
    }

应用层代码：

package com.kaven.design.pattern.structural.composite;
    
    public class Test { 
        public static void main(String[] args) { 
            CatalogComponent linuxCourse = new Course("Linux课程",11);
            CatalogComponent windowsCourse = new Course("Windows课程",12);
    
            CatalogComponent javaCourseCatalog = new CourseCatalog("Java课程目录",2);
    
            CatalogComponent designPattern = new Course("Java设计模式",20);
            CatalogComponent springboot = new Course("springboot框架",17);
            CatalogComponent springcloud = new Course("springcloud框架",19);
    
            javaCourseCatalog.add(designPattern);
            javaCourseCatalog.add(springboot);
            javaCourseCatalog.add(springcloud);
    
            CatalogComponent mainCourseCatalog = new CourseCatalog("课程主目录",1);
    
            mainCourseCatalog.add(linuxCourse);
            mainCourseCatalog.add(windowsCourse);
            mainCourseCatalog.add(javaCourseCatalog);
    
            mainCourseCatalog.print();
    
        }
    }

输出：

课程主目录
      Course Name:Linux课程 Price:11.0
      Course Name:Windows课程 Price:12.0
      Java课程目录
        Course Name:Java设计模式 Price:20.0
        Course Name:springboot框架 Price:17.0
        Course Name:springcloud框架 Price:19.0

这里便完成了一个简单的组合模式例子。

**适用场景**

*  系统对象层次具备整体和部分，呈树形结构，且要求具备统一行为（如树形菜单、操作系统目录结构等）。
 *  从一个整体中能够独立出部分模块或功能的场景。

**优点**

*  组合模式屏蔽了对象系统的层次差异性（树节点和叶子节点为不同类型），将应用层代码与复杂的容器对象解耦，使得应用层可以忽略层次间的差异，使用一致的行为控制不同层次。
 *  组合模式可以很方便地增加`树枝节点`和`叶子节点`对象，并对现有类库无侵入，符合`开闭原则`。
 *  一棵树形结构中的所有节点都是Component，局部和整体对调用者来说没有任何区别，高层模块不必关心自己处理的是单个对象还是整个组合结构。
 *  节点自由增加。

**缺点**

*  如果类系统（树形结构）过于庞大，虽然对不同层次都提供一致性操作，但应用层仍需花费时间理清类之间的层次关系。
 *  使用组合模式时，其叶子节点和树枝节点的声明都是实现类，而不是接口，违反了`依赖倒置原则`。

[设计模式的七大原则][Link 1]

如果有说错的地方，请大家不吝赐教（记得留言哦~~~~）。

[Java]: https://kaven.blog.csdn.net/article/details/104109975
[format_png]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy8yMjIyOTk3LTNmM2Q5ZTEzZjI4MDYxZDQucG5n?x-oss-process=image/format,png
[Link 1]: https://blog.csdn.net/qq_37960603/article/details/103991932