Java设计模式之组合模式

最新推荐文章于 2021-12-14 23:36:10 发布

js_tengzi

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本文深入解析Java设计模式中的组合模式，介绍其定义、结构、实现方式以及透明与安全组合模式的区别。探讨组合模式在处理树形结构时的优势与不足，适用于需要统一处理整体与部分的层次结构场景。

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Java设计模式之组合模式

前言
正文

前言

组合模式关注那些包含叶子构件和容器构件的结构以及它们的组织形式，在叶子构件中不包含成员对象，而容器构件中可以包含成员对象，这些对象通过递归组合可构成一个树形结构。组合模式使用面向对象的方式来处理树形结构，它为叶子构件和容器构件提供了一个公共的抽象构件类，客户端可以针对抽象构件进行处理，而无需关心所操作的是叶子构件还是容器构件。

正文

组合模式通过一种巧妙的设计方案使得用户可以一致性地处理整个树形结构或者树形结构的一部分，它描述了如何将容器对象和叶子对象进行递归组合，使得用户在使用时无须对它们进行区分，可以一致地对待容器对象和叶子对象，这就是组合模式的模式动机。

一、定义

定义如下：
组合模式：组合多个对象形成树形结构以表示具有部分-整体关系的层次结构。组合模式让客户端可以统一对待单个对象和组合对象。 Composite Pattern： Compose objects into three strutures to represent part-whole hierarchies.Composite lets clients treat individual objects and compositions of objects uniformly.

组合模式又称为“部分-整体”（Part-Whole）模式，属于对象结构型模式，它将对象组织到树形结构中，可以用来描述整体与部分之间的关系。

二、结构

组合模式包含以下3个角色：
（1）Component（抽象构件）：它可以是接口或抽象类，为叶子构件和容器构件对象声明接口，在该角色中可以包含所有子类共有行为的声明和实现。在抽象构件中定义了访问及管理它的子构件的方法，如增加子构件、删除子构件、获取子构件等。
（2）Leaf（叶子构件）：它在组合结构中表示叶子结点对象，叶子结点没有子结点，它实现了在抽象构件中定义的行为。对于那些访问及管理子构件的方法，可以通过抛出异常、提示错误等方式进行处理。
（3）Composite（容器构件）：它在组合结构中表示容器结点对象，容器结点包含子结点，其子结点可以是叶子结点，也可以是容器结点，它提供一个集合用于存储子结点，实现了在抽象构件中定义的行为，包括那些访问及管理子构件的方法，，在其业务方法中可以递归调用其子结点的业务方法。

三、实现

抽象构件典型代码如下：

public abstract class Component{
	public abstract void add(Component c);		//增加成员
	public abstract void remove(Component c);		//删除成员
	public abstract Component getChild(int i);		//获取成员
	public abstract void operation();		//业务方法
}

一般将抽象构件类设计为接口或抽象类，将所有子类共有方法的声明和实现放在抽象构件类中，对于客户端而言，将针对抽象构件编程，而无需关心其具体子类是容器构件还是叶子构件。
叶子构件典型代码如下：

public class Leaf extends Component{
	public void add(Component c){
		//异常处理或错误提示
	}

	public void remove(Component c){
		//异常处理或错误提示
	}
	
	public Component getChild(int i){
		//异常处理或错误提示
		return null;
	}

	public void operation(){
		//叶子构件具体业务方法的实现
	}
	
}

作为抽象构件类的子类，在叶子构件中需要实现在抽象构件类中声明的所有方法，包括业务方法以及管理和访问子构件的方法，但是叶子构件不能再包含子构件，因此在叶子构件中实现子构件管理和访问方法时需要提供异常处理和错误提示。
容器构件典型代码如下：

public class Compostre extends Component{
	private ArrayList<Component> list  = new ArrayList<Component>();

	public void add(Component c){
		list.add(c);
	}

	public void remove(Component c){
		list.remove(c);
	}

	public Component getChild(int i){
		return (Component)list.get(i);
	}

	public  void operation(){
			//容器构件具体业务方法的实现，将递归调用成员构件的业务方法
			for(Ojbect obj:list){
				((Component)obj).opertaion();
			}
	}
}

在组合模式中，由于容器构件中仍然可以包含容器构件，因此在对容器构件进行处理时需要使用递归算法。

四、透明组合模式与安全组合模式

组合模式根据抽象构件类的定义形式又可以

1、透明组合模式

在透明组合模式中，抽象构件Component中声明了所有用于管理成员对象的方法，包括add()，remove()以及getChild()等方法，这样做的好处是确保所有的构件类都有相同的接口。在客户端看来，叶子对象与容器对象所提供的方法是一致的，客户端可以一致地对待所有的对象。
透明组合模式的缺点是不够安全，因为叶子对象和容器对象在本质上是有区别的。叶子对象不可能有下一个层次的对象，即不可能包含成员对象，因此为其提供add()，remove()以及getChild()等方法是没有意义的，这在编译阶段不会出错，但在运行阶段如果调用这些方法可能会出错（如果没有提供相应的错误处理代码）。

2、安全组合模式

在安全组合模式中，抽象构件Component中没有声明任何用于管理成员对象的方法，而是在Composite类中声明并实现这些方法。这种做法是安全的，因为根本不想叶子对象提供这些管理成员对象的方法，对于叶子对象，客户端不可能调用到这些方法。
安全组合模式的缺点是不够透明，因为叶子构件和容器构件具有不同的方法，且容器构件中用于管理成员对象的方法没有在抽象构件中定义，因此客户端不能完全针对抽象编程，必须有区别地对待叶子构件和容器构件。