設計模式【11】-- 搞定組合模式

第十六封發表於2022-01-19
設計模式

設計模式

開局還是那種圖，各位客官往下看...

組合模式是什麼？

組合模式，將物件組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構。(百度百科)

其實，組合模式，又稱為部分整體模式，用於把一組相似的物件當作一個單一的物件。組合模式依據樹形結構來組合物件，用來表示部分以及整體層次。這種型別的設計模式屬於結構型模式，它建立了物件組的樹形結構。

關鍵字：一致性,整體，部分

比如公司的組織架構，就是樹形的結構：

公司下面有部門與人，人是屬於部門，部門可以擁有子部門，如果我們將上面的節點，不管是組織，還是人，統一抽象成為一個node，那麼，我們並不需要關心當前節點到底是人，還是部門，統計人數的時候或者遍歷的時候，一視同仁。

還有就是Java Swing程式設計中，一般也會容器的說法：Container,我們在Container裡面可以放子的容器，也可以放具體的元件，比如Button或者Checkbox，其實這也是一種部分-整體的思維。

除此之外，最經典的是資料夾與檔案的表示，一個資料夾（容器物件）既可以存放資料夾（容器物件），也可以存放檔案（葉子物件）。如果把樹的每個節點攤平，那就是List。而樹結構，則是更能直觀的體現每個節點與整體的關係。

為什麼需要這個模式呢？它的目的是什麼？

主要是想要對外提供一致性的使用方式，即使容器物件與葉子物件之間屬性差別可能非常大，我們希望抽象出相同的地方，一致的處理。

組合模式的角色

組合模式中一般有以下三種角色：

  • 抽象構件（Component）：一般是介面或者抽象類，是葉子構件和容器構件物件宣告介面，抽象出訪問以及管理子構件的方法。
  • 葉子節點（Leaf）：在組合中表示葉子節點物件，葉子節點沒有子節點，也就沒有子構件。
  • 容器構件（Composite）：容器節點可以包含子節點，子節點可以是葉子節點，也可以是容器節點。

注意：關鍵點就是抽象構件，所有節點都統一，不再需要呼叫者關心葉子節點與非葉子節點的差異。

組合模式的兩種實現

組合模式有兩種不同的實現，分別是透明模式和安全模式：

兩者的區別在於透明模式將組合使用的方法放到抽象類中，而安全模式則是放到具體實現類中

透明模式

透明模式是把組合的方法抽象到抽象類中，不管是葉子節點，還是組合節點，都有一樣的方法，這樣對外處理的時候是一致的，不過實際上有些方法對葉子節點而言，是沒有用的，有些累贅。

下面是程式碼實現：

抽象類，要求實現三個方法，增加，刪除，展示：

package designpattern.composite;

public abstract class Component {
    String name;

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

    public abstract void add(Component component);

    public abstract void remove(Component component);

    public abstract void show(int depth);
}

組合類：

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

public class Composite extends Component {
    List<Component> childs = new ArrayList<>();

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

    @Override
    public void add(Component component) {
        this.childs.add(component);
    }

    @Override
    public void remove(Component component) {
        this.childs.remove(component);
    }

    @Override
    public void show(int depth) {
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            System.out.print("    ");
        }
        System.out.println(name + ": ");
        for (Component component : childs) {
            component.show(depth + 1);
        }
    }
}

葉子類：


public class Leaf extends Component {
    public Leaf(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void add(Component component) {

    }

    @Override
    public void remove(Component component) {

    }

    @Override
    public void show(int depth) {
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            System.out.print("    ");
        }
        System.out.println(name);
    }
}

測試類：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Composite folderRoot = new Composite("備忘錄資料夾");
        folderRoot.add(new Leaf("word 檔案"));
        folderRoot.add(new Leaf("ppt 檔案"));

        Composite folderLevel1 = new Composite("週報資料夾");
        folderLevel1.add(new Leaf("20210101週報"));
        folderRoot.add(folderLevel1);


        Composite folderLevel2 = new Composite("筆記資料夾");
        folderLevel2.add(new Leaf("jvm.ppt"));
        folderLevel2.add(new Leaf("redis.txt"));
        folderLevel1.add(folderLevel2);


        folderRoot.add(new Leaf("需求.txt"));


        Leaf leaf = new Leaf("bug單.txt");
        folderRoot.add(leaf);
        folderRoot.remove(leaf);

        folderRoot.show(0);
    }
}

執行結果如下：

備忘錄資料夾: 
    word 檔案
    ppt 檔案
    週報資料夾: 
        20210101週報
        筆記資料夾: 
            jvm.ppt
            redis.txt
    需求.txt

可以看到以上是一棵樹的結果，不管是葉子節點，還是組合節點，都是一樣的操作。

安全模式

安全模式，就是葉子節點和組合節點的特性分開，只有組合節點才有增加和刪除操作，而兩者都會擁有展示操作。但是如果同時對外暴露葉子節點和組合節點的話，使用起來還需要做特殊的判斷。

抽象元件：

public abstract class Component {
    String name;

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

    public abstract void show(int depth);
}

元件構件：

public class Composite extends Component {
    List<Component> childs = new ArrayList<>();

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

    public void add(Component component) {
        this.childs.add(component);
    }

    public void remove(Component component) {
        this.childs.remove(component);
    }

    @Override
    public void show(int depth) {
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            System.out.print("    ");
        }
        System.out.println(name + ": ");
        for (Component component : childs) {
            component.show(depth + 1);
        }
    }
}

葉子節點：

public class Leaf extends Component {
    public Leaf(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void show(int depth) {
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            System.out.print("    ");
        }
        System.out.println(name);
    }
}

測試類不變，測試結果也一樣：

備忘錄資料夾: 
    word 檔案
    ppt 檔案
    週報資料夾: 
        20210101週報
        筆記資料夾: 
            jvm.ppt
            redis.txt
    需求.txt

安全模式中，葉子節點沒有多餘的方法，沒有空的方法，外面呼叫的時候，不會呼叫到空方法。但是需要對節點進行判斷，才能知道哪一個方法能調，哪一個方法不能調。

小結一下

組合模式的優點：

  • 可以分層次定義複雜物件，表示區域性和全部，客戶端可以忽略不同的節點的差異。
  • 從高層次呼叫，可以很順暢的呼叫到每一個區域性，一致性比較強。
  • 節點自由搭配，靈活度比較高。

缺點：

  • 在使用組合模式時，其葉子和組合節點的宣告都是實現類，而不是介面，違反了依賴倒置原則。

使用場景：

  • 希望忽略每個部分的差異，客戶端一致使用

  • 需要表現為樹形結構，以表示“整體-部分”的結構層次。

以一句網友的話結尾：

“張無忌學太極拳，忘記了所有招式，打倒了"玄冥二老"，所謂"心中無招"。設計模式可謂招數，如果先學通了各種模式，又忘掉了所有模式而隨心所欲，可謂OO之最高境界。”

【作者簡介】：
秦懷，公眾號【秦懷雜貨店】作者，個人網站：http://aphysia.cn，技術之路不在一時，山高水長，縱使緩慢，馳而不息。

劍指Offer全部題解PDF

開源程式設計筆記

設計模式系列：

相關文章