沒有效能瓶頸的無限級選單樹應該這樣設計

Tom彈架構發表於2021-11-04

本文節選自《設計模式就該這樣學》

1 使用透明組合模式實現課程目錄結構

以一門網路課程為例,我們設計一個課程的關係結構。比如,我們有Java入門課程、人工智慧課程、Java設計模式、原始碼分析、軟技能等,而Java設計模式、原始碼分析、軟技能又屬於Java架構師系列課程包,每個課程的定價都不一樣。但是,這些課程不論怎麼組合,都有一些共性,而且是整體和部分的關係,可以用組合模式來設計。首先建立一個頂層的抽象元件CourseComponent類。


/**
 * Created by Tom.
 */
public abstract class CourseComponent {

    public void addChild(CourseComponent catalogComponent){
        throw new UnsupportedOperationException("不支援新增操作");
    }

    public void removeChild(CourseComponent catalogComponent){
        throw new UnsupportedOperationException("不支援刪除操作");
    }


    public String getName(CourseComponent catalogComponent){
        throw new UnsupportedOperationException("不支援獲取名稱操作");
    }


    public double getPrice(CourseComponent catalogComponent){
        throw new UnsupportedOperationException("不支援獲取價格操作");
    }


    public void print(){
        throw new UnsupportedOperationException("不支援列印操作");
    }

}

把所有可能用到的方法都定義到這個頂層的抽象元件中,但是不寫任何邏輯處理的程式碼,而是直接拋異常。這裡,有些小夥伴會有疑惑,為什麼不用抽象方法?因為用了抽象方法,其子類就必須實現,這樣便體現不出各子類的細微差異。所以子類繼承此抽象類後,只需要重寫有差異的方法覆蓋父類的方法即可。
然後分別建立課程Course類和課程包CoursePackage類。建立Course類的程式碼如下。


/**
 * Created by Tom.
 */
public class Course extends CourseComponent {
    private String name;
    private double price;

    public Course(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String getName(CourseComponent catalogComponent) {
        return this.name;
    }

    @Override
    public double getPrice(CourseComponent catalogComponent) {
        return this.price;
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.println(name + " (¥" + price + "元)");
    }

}

建立CoursePackage類的程式碼如下。


/**
 * Created by Tom.
 */
public class CoursePackage extends CourseComponent {
    private List<CourseComponent> items = new ArrayList<CourseComponent>();
    private String name;
    private Integer level;


    public CoursePackage(String name, Integer level) {
        this.name = name;
        this.level = level;
    }

    @Override
    public void addChild(CourseComponent catalogComponent) {
        items.add(catalogComponent);
    }

    @Override
    public String getName(CourseComponent catalogComponent) {
        return this.name;
    }

    @Override
    public void removeChild(CourseComponent catalogComponent) {
        items.remove(catalogComponent);
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.println(this.name);

        for(CourseComponent catalogComponent : items){
            //控制顯示格式
            if(this.level != null){
                for(int  i = 0; i < this.level; i ++){
                    //列印空格控制格式
                    System.out.print("  ");
                }
                for(int  i = 0; i < this.level; i ++){
                    //每一行開始列印一個+號
                    if(i == 0){ System.out.print("+"); }
                    System.out.print("-");
                }
            }
            //列印標題
            catalogComponent.print();
        }
    }

}

最後編寫客戶端測試程式碼。


public static void main(String[] args) {

        System.out.println("============透明組合模式===========");

        CourseComponent javaBase = new Course("Java入門課程",8280);
        CourseComponent ai = new Course("人工智慧",5000);

        CourseComponent packageCourse = new CoursePackage("Java架構師課程",2);

        CourseComponent design = new Course("Java設計模式",1500);
        CourseComponent source = new Course("原始碼分析",2000);
        CourseComponent softSkill = new Course("軟技能",3000);

        packageCourse.addChild(design);
        packageCourse.addChild(source);
        packageCourse.addChild(softSkill);

        CourseComponent catalog = new CoursePackage("課程主目錄",1);
        catalog.addChild(javaBase);
        catalog.addChild(ai);
        catalog.addChild(packageCourse);

        catalog.print();

}

執行結果如下圖所示。

file

透明組合模式把所有公共方法都定義在 Component 中,這樣客戶端就不需要區分操作物件是葉子節點還是樹枝節點;但是,葉子節點會繼承一些它不需要(管理子類操作的方法)的方法,這與設計模式的介面隔離原則相違背。

2 使用安全組合模式實現無限級檔案系統

再舉一個程式設計師更熟悉的例子。對於程式設計師來說,電腦是每天都要接觸的。電腦的檔案系統其實就是一個典型的樹形結構,目錄包含資料夾和檔案,資料夾裡面又可以包含資料夾和檔案。下面用程式碼來實現一個目錄系統。
檔案系統有兩個大的層次:資料夾和檔案。其中,資料夾能容納其他層次,為樹枝節點;檔案是最小單位,為葉子節點。由於目錄系統層次較少,且樹枝節點(資料夾)結構相對穩定,而檔案其實可以有很多型別,所以我們選擇使用安全組合模式來實現目錄系統,可以避免為葉子節點型別(檔案)引入冗餘方法。首先建立頂層的抽象元件Directory類。


public abstract class Directory {

    protected String name;

    public Directory(String name) {
        this.name = name;
    }

    public abstract void show();

}

然後分別建立File類和Folder類。建立File類的程式碼如下。


public class File extends Directory {

    public File(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void show() {
        System.out.println(this.name);
    }

}

建立Folder類的程式碼如下。


import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Folder extends Directory {
    private List<Directory> dirs;

    private Integer level;

    public Folder(String name,Integer level) {
        super(name);
        this.level = level;
        this.dirs = new ArrayList<Directory>();
    }

    @Override
    public void show() {
        System.out.println(this.name);
        for (Directory dir : this.dirs) {
            //控制顯示格式
            if(this.level != null){
                for(int  i = 0; i < this.level; i ++){
                    //列印空格控制格式
                    System.out.print("  ");
                }
                for(int  i = 0; i < this.level; i ++){
                    //每一行開始列印一個+號
                    if(i == 0){ System.out.print("+"); }
                    System.out.print("-");
                }
            }
            //列印名稱
            dir.show();
        }
    }

    public boolean add(Directory dir) {
        return this.dirs.add(dir);
    }

    public boolean remove(Directory dir) {
        return this.dirs.remove(dir);
    }

    public Directory get(int index) {
        return this.dirs.get(index);
    }

    public void list(){
        for (Directory dir : this.dirs) {
            System.out.println(dir.name);
        }
    }

}

注意,Folder類不僅覆蓋了頂層的show()方法,還增加了list()方法。
最後編寫客戶端測試程式碼。


    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("============安全組合模式===========");

        File qq = new File("QQ.exe");
        File wx = new File("微信.exe");

        Folder office = new Folder("辦公軟體",2);

        File word = new File("Word.exe");
        File ppt = new File("PowerPoint.exe");
        File excel = new File("Excel.exe");

        office.add(word);
        office.add(ppt);
        office.add(excel);

        Folder wps = new Folder("金山軟體",3);
        wps.add(new File("WPS.exe"));
        office.add(wps);

        Folder root = new Folder("根目錄",1);
        root.add(qq);
        root.add(wx);
        root.add(office);

        System.out.println("----------show()方法效果-----------");
        root.show();

        System.out.println("----------list()方法效果-----------");
        root.list();

}

執行結果如下圖所示。

file

安全組合模式的好處是介面定義職責清晰,符合設計模式的單一職責原則和介面隔離原則;缺點是客戶需要區分樹枝節點和葉子節點,這樣才能正確處理各個層次的操作,客戶端無法依賴抽象介面(Component),違背了設計模式的依賴倒置原則。

【推薦】Tom彈架構:收藏本文,相當於收藏一本“設計模式”的書

本文為“Tom彈架構”原創,轉載請註明出處。技術在於分享,我分享我快樂!
如果本文對您有幫助,歡迎關注和點贊;如果您有任何建議也可留言評論或私信,您的支援是我堅持創作的動力。關注微信公眾號『 Tom彈架構 』可獲取更多技術乾貨!

相關文章