23种设计模式——组合模式

23种设计模式——组合模式

1、组合模式概述

组合模式的定义

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。

组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。

这种类型的设计模式属于结构型模式。

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**。

组合模式的特点

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，树形结构图如下：

由上图可以看出，其实根节点和树枝节点本质上属于同一种数据类型，可以作为容器使用；而叶子节点与树枝节点在语义上不属于用一种类型。但是在组合模式中，会把树枝节点和叶子节点看作属于同一种数据类型（用统一接口定义），让它们具备一致行为。

这样，在组合模式中，整个树形结构中的对象都属于同一种类型，带来的好处就是用户不需要辨别是树枝节点还是叶子节点，可以直接进行操作，给用户的使用带来极大的便利。

组合模式的优缺点

优点：

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”；

缺点：

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；

2、组合模式的结构

组合模式的结构

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。组抽象构件还声明访问和管理子类的接口；
2. 树叶构件（Leaf）角色：是组合中的叶节点对象，它没有子节点，用于继承或实现抽象构件，定义了组合内元素的行为。
3. 树枝构件（Composite）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，但可能不具有树叶构件的某些行为。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。

组合模式的结构图

3、组合模式的实现

完成 大学——学院——专业的展示

定义抽象构件（Component）角色：

public abstract class Component {

    private String name;
    private String des;

    public Component(String name, String des) {
        this.name = name;
        this.des = des;
    }

    //增加
    protected void add(Component component){
        //抛出不支持操作的异常
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    //移除
    protected void remove(Component component){
        //抛出不支持操作的异常
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    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;
    }

    //抽象的打印方法
    protected abstract void print();

}

定义树枝构件（Composite）角色 / 中间构件1：University 大学

public class University extends Component{

    //List存放的是学院的信息
    List<Component> components =  new ArrayList<>();

    public University(String name, String des) {
        super(name, des);
    }

    @Override
    protected void add(Component component) {
        components.add(component);
    }

    @Override
    protected void remove(Component component) {
        components.remove(component);
    }


    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }

    @Override
    public String getDes() {
        return super.getDes();
    }

    //打印University包含的学院的名字
    @Override
    protected void print() {
        System.out.println("===============名称："+getName()+"描述："+getDes()+"===============");
        for (Component coms : components){
            coms.print();
        }
    }
}

定义树枝构件（Composite）角色 / 中间构件2：College 学院

public class College extends Component{

    //List存放的是专业的信息
    List<Component> components =  new ArrayList<>();

    public College(String name, String des) {
        super(name, des);
    }

    //实际业务中，University和College重写的add方法和remove方法可能不相同
    @Override
    protected void add(Component component) {
        components.add(component);
    }

    @Override
    protected void remove(Component component) {
        components.remove(component);
    }


    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }

    @Override
    public String getDes() {
        return super.getDes();
    }

    //打印College包含的专业的名字
    @Override
    protected void print() {
        System.out.println("===============名称："+getName()+"描述："+getDes()+"===============");
        for (Component coms : components){
            coms.print();
        }
    }
}

定义树叶构件（Leaf）角色：Department 专业

public class Department extends Component{

    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("名称："+getName()+"描述："+getDes());
    }
}

编写测试类进行测试：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        //创建大学
        Component university = new University("清华大学", "非常好的大学");

        //创建学院
        Component college1 = new College("信息工程学院", "信息工程学院好多专业");
        Component college2 = new College("建设工程学院", "建设工程学院好多专业");

        //将学院添加到学校中
        university.add(college1);
        university.add(college2);

        //创建专业，并把专业添加到学院中
        college1.add(new Department("计算机科学与技术","计算机科学与技术好专业"));
        college1.add(new Department("网络工程","网络工程好专业"));
        college2.add(new Department("土木","土木好专业"));
        college2.add(new Department("测绘","测绘好专业"));

        university.print();
    }
}