Java設計模式之組合模式實例分析

1.基本介紹

1）組合模式（Composite Pattern），又叫部分整體模式，它創建了對象組的樹形結構，將對象組合成樹狀結構以表示“整體-部分」的層次關係

2）組合模式依據樹狀結構來組合對象，用來表示部分以及整體層次

3）這種類型的設計模式屬於結構型模式

4）組合模式使得使用者對單一物件和組合物件的存取具有一致性，即：組合能讓客戶以一致的方式處理個別物件以及組合物件

2.結構

#組合模式主要包含三種角色：

• 抽像根節點（Component）：定義系統各層次物件的共有方法與屬性，可以預先定義一些預設行為與屬性

• 樹枝節點（Composite）：定義樹枝節點的行為，儲存子節點，組合樹枝節點和葉子節點形成一個樹狀結構

• 葉子節點（Leaf）：葉子節點對象，其下再無分支，是系統層次遍歷的最小單位

3.組合模式解決的問題

1）組合模式解決這樣的問題，當我們要處理的物件可以產生一顆樹狀結構，而我們要對樹上的節點和葉子進行操作時，它能夠提供一致的方式，而不用考慮它是節點還是葉子

2）對應的示意圖

4.組合模式解決學校系展示

1）應用實例要求

編寫程式展示一個學校系所結構：需求是這樣的，要在一個頁面中展示出學校的系組成，一個學校有多個學院，一個學院有多個系

2）思路分析與圖解（類別圖）

3）程式碼實作

Component組合物件宣告介面

package com.zte;
public abstract class OrganizationComponent {
    private String name;// 名字
    private String des;// 说明
    public String getName() {
        return name;
    }
    public String getDes() {
        return des;
    }
    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) {
        this.name = name;
        this.des = des;
    }
    // 方法print，抽象方法
    protected abstract void print();
}

Composite非葉子節點

package com.zte;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
// University 就是 Composite，可以管理College
public class University extends OrganizationComponent {
    List<OrganizationComponent> organizationComponentList = new ArrayList<>();
    // 构造器
    public University(String name, String des) {
        super(name, des);
    }
    //重写add
    @Override
    protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {
        organizationComponentList.add(organizationComponent);
    }
    // 重写remove
    @Override
    protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
        organizationComponent.remove(organizationComponent);
    }
    @Override
    protected void print() {
        System.out.println("==========" + getName() + "=========");
        for (OrganizationComponent organizationComponent : organizationComponentList) {
            organizationComponent.print();
        }
    }
    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }
    @Override
    public String getDes() {
        return super.getDes();
    }
}

Composite非葉子節點

package com.zte;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class College extends OrganizationComponent {
    // list中存放department
    List<OrganizationComponent> organizationComponentList = new ArrayList<>();
    public College(String name, String des) {
        super(name, des);
    }
    //重写add
    @Override
    protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {
        organizationComponentList.add(organizationComponent);
    }
    // 重写remove
    @Override
    protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
        organizationComponent.remove(organizationComponent);
    }
    @Override
    protected void print() {
        System.out.println("==========" + getName() + "=========");
        for (OrganizationComponent organizationComponent : organizationComponentList) {
            organizationComponent.print();
        }
    }
    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }
    @Override
    public String getDes() {
        return super.getDes();
    }
}

Leaf葉子節點

package com.zte;
public class Department extends OrganizationComponent {
    public Department(String name, String des) {
        super(name, des);
    }
    // add和remove方法就不需要再写了
    @Override
    protected void print() {
        System.out.println("===========" + getName() + "=========");
    }
    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }
    @Override
    public String getDes() {
        return super.getDes();
    }
}

package com.zte;
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建大学
        OrganizationComponent university = new University("清华大学", "中国最好的大学");
        // 创建学院
        OrganizationComponent college1 = new College("计算机学院", "计算机学院");
        OrganizationComponent college2 = new College("信息工程学院", "信息工程学院");
        // 创建各个学院下面的系
        college1.add(new Department("软件工程", "软件工程"));
        college1.add(new Department("网络工程", "网络工程"));
        college1.add(new Department("计算机科学与技术", "老牌专业"));
        college2.add(new Department("通信工程", "通信工程"));
        college2.add(new Department("信息工程", "信息工程"));
        // 将学院添加到学校中
        university.add(college1);
        university.add(college2);
        // 打印大学底下的所有院系
        university.print();
        // 打印学院底下的所有系
        college1.print();
    }
}

5.組合模式的注意事項和細節

1）簡化客戶端操作，客戶端只需要面對一致的物件而不用考慮整體部分或節點葉子的問題

2）其有較強的擴展性，當我們需要修改組合物件時，我們只需要調整內部的層次關係，客戶端不用做出任何改動

3）方便創建出複雜的層次結構，客戶端不用理會組合裡面的組成細節，容易添加節點或者葉子從而創建出複雜的樹形結構

4）需要遍歷組織機構，或處理的物件具有樹狀結構時，非常適合使用組合模式

5）要求較高的抽象性，如果節點和葉子有很多差異性的話，例如很多方法和屬性都不一樣，不適合使用組合模式

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