组合模式

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组合模式

又名部分整体模式,是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。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,它创建了对象组的树形结构。

⭐结构

  • 抽象根节点——定义系统各层次对象的共有方法和属性,可以预先定义一些默认行为和属性
  • 树枝节点——定义树枝节点的行为,存储子节点,组合树枝节点和叶子节点形成一个树形结构。
  • 叶子节点——叶子节点对象,其下再无分支,是系统层次遍历的最小单位。

🌰举个例子

如下是一个管理系统的菜单,一个菜单可以包含菜单项(不再包含其他内容的菜单条目),也可以包含含有其他菜单项的子菜单,因此使用组合模式描述菜单就比较恰当,我们的需求是针对一个菜单,打印出其包含的所有菜单以及菜单项的名称。

menuStyle.png

设计类图如下:

UML.png

不管是菜单还是菜单项,它们都应该继承自统一的接口,我们统称为菜单组件,实现如下:

public abstract class MenuComponent {
    //菜单组件的名称
    protected String name;
    //菜单组件的层级
    protected int level;
    
    //添加子菜单方法
        public void add(MenuComponent menuComponent) {
        //因为菜单项不需要这个方法,所以我们在父类中先默认抛出异常,在菜单类中再去重写
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    
    //移除子菜单
    public void remove(MenuComponent menuComponent) {
        //同理,默认抛出异常
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    
    //获取指定的子菜单
    public MenuComponent getChild(int index) {
        //同理,默认抛出异常
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    
    //获取菜单或者菜单项的名称
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    //打印菜单名称(包含子菜单和子菜单项)
    public abstract void print();
    
}

接下来我们实现菜单类,属于树枝节点:

public class Menu extends MenuComponent {
    //菜单可以有多个子菜单/子菜单项
    private List<MenuComponent> list = new ArrayList<MenuComponent>;
    
    //构造方法
    public Menu(String name, int level) {
        this.name = name;
        this.level = level;
    }
    
    @Override
    public void add(MenuComponent menuComponent) {
        list.add(menuComponent);
    }
    
    @Override
    public void remove(MenuComponent menuComponent) {
        list.remove(menuComponent);
    }
    
    @Override
    public MenuComponent getChild(int index) {
        return list.get(index)
    }
    
    @Override
    public void print() {
        for(int i = 0;i < level;i++) {
            System.out.print("-");
        }
        //打印菜单名字
        System.out.println(name);
        
        //打印子菜单/子菜单项名称
        for(MenuComponent component : list) {
            component.print();
        }
    }
}

菜单类完毕,接下来实现菜单项类就简单很多啦,许多菜单中的方法它都用不到:

public class MenuItem extends MenuComponent {
    
    public MenuItem(String name,int level) {
        this.name = name;
        this.level = level;
    }
    
    public void print() {
        for(int i = 0;i < level;i++) {
            System.out.print("-");
        }
        //打印菜单项名称
        System.out.println(name);
    }
}

于是我们创建一个一级菜单就可以这样做:

MenuComponent menu = new Menu("这是一个二级菜单", 1);

然后这样为该菜单中新加子菜单项:

menu.add(new MenuItem("子菜单项1",2));

menu.add(new MenuItem("子菜单项2",2));

⭐分类

我们使用组合模式的时候,根据抽象构件类的定义形式,我们可将组合模式分为透明组合模式和安全组合模式两种形式。

  • 透明组合模式——在抽象根节点角色中声明所有用于管理成员对象的方法,就比如我们的MenuComponent中声明了add、remove和getChild这些叶子节点中不需要的方法,但这样确保了所有的构建类都有相同的接口。 但这种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还是有却别的,叶子对象不可能有下一层次的对象,这样在运行阶段时调用这些它没有的方法可能会出现错误。
  • 安全组合模式——该模式下,在抽象构建角色中没有声明任何用于管理成员对象的方法,而是在树枝节点Menu类中声明并实现这些方法。 但该模式不够透明,因为叶子节点和容器构建有不同的方法,且容器构件中那些用于管理成员对象的方法没有在构件抽象类中定义,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。