设计模式（10）—— 结构型 ——组合（Composite ）

简介

• 定义：将对象组合成树形结构以表示“部分——整体”的层次结构。
• 说明：组合模式使客户端对单个对象和组合对象保持一致的处理方式
• 类型：结构型
• 适用场景
  • 希望客户端可以忽略组合对象与单个对象的差异时
  • 处理一个树形结构时
• 优点：
  • 清楚地定义分层次的复杂对象，表示对象的全部或部分层次
  • 让客户端忽略了层次的差异，方便对整个层次结构进行控制
  • 简化客户端代码
  • 符合开闭原则
• 缺点：
  • 限制类型时较为复杂
  • 使设计变得更加抽象
• 相关设计模式
  • 组合模式和访问者模式

代码实现

业务场景：通过定义“将对象组合成树形结构”，那么我们以常见的树形结构作为简单的例子——文件（File）与目录（Folder）

我们把树形结构上的每个节点都抽象为一个组件Component。也就是说在这颗树上的节点，无论是文件（File）还是目录（Folder），都是一个组件（Component）。

于是我们可以定义组件（Component）的抽象类。让File和Folder继承自这个组件抽象类。

下面是抽象组件类Node：

/*** 抽象组件类：节点。*/
public abstract class Node {/*** 获取节点的名称。* @return 例子中，表示Folder或者File的名称*/public abstract String getName();/*** 节点的属性(简单地用String作为返回值类型)。* @return 例子中，表示Folder或者File的属性*/public abstract String getProperty();/*** Folder 会重写这个方法* File 不会重写这个方法。所以默认，允许调用父类的方法* @param component 需要添加的子节点（子组件）*/public void add(Node component){throw new UnsupportedOperationException("不能进行add操作");}/*** 跟上面的add调用方式是一样的* @param component 需要删除的子节点（子组件）*/public void delete(Node component){throw new UnsupportedOperationException("不能进行delete操作");}/*** 打印出此节点的信息，由具体子类（File，Folder）来实现*/public abstract void print();
}

文件类， 因为他也是一棵树上的节点（组建），所以继承自Node类：

/*** 文件类。*/
public class File extends Node {// 文件名和属性private String name;private String property;public File(String name, String property) {this.name = name;this.property = property;}@Overridepublic String getName() {return this.name;}@Overridepublic String getProperty() {return this.property;}@Overridepublic void print() {System.out.println( "→{File:" + this.getName() + "," + this.getProperty() + "}" );}/*** 我们不需要实现add，delete方法。* 因为文件（File）并不会存在子节点（组件）。* 同时File对象不能调用add，delete方法，否则会报错*/}

同样文件类，也继承自Node抽象组件类：

/*** 文件组件。它同样是一个节点*/
public class Folder extends Node {// 文件（Folder）的属性和名称private String name;private String property;// 一个目录下应该会有多个目录或者文件（一个根节点下会有多个子节点）private List<Node> childNode = new ArrayList<>();public Folder(String name, String property) {this.name = name;this.property = property;}@Overridepublic String getName() {return this.name;}@Overridepublic String getProperty() {return this.property;}@Overridepublic void print() {print(this, 0);}/*** 这里的print私有函数用来打印此目录的目录结构。* 如果是子节点是目录的话，递归地使用print* 如果子节点是文件的话，直接print就行* 其中打印时前缀：↓ 表示目录，→ 表示文件* @param node* @param depth*/private void print(Node node, int depth){//为了显示目录层级关系而打印空白for(int i = 0 ; i < depth ; i++)System.out.print("  ");// 如果是文件，那么直接打印返回就好if(node instanceof File){node.print();// 或者// System.out.println( "→{File:" + node.getName() + "," + node.getProperty() + "}" );// 注意return了return;}// 如果是是Folder（目录）的话，↓System.out.println( "↓{Folder:" + node.getName() + "," + node.getProperty() + "}" );// 目录下如果还有Folder或者Filefor(Node child: ((Folder)node).childNode ){// 如果是文件，直接打印文件就好if(child instanceof File) {print(child, depth+1);}else  //如果是目录((Folder)child).print(child, depth+1);}}@Overridepublic void add(Node node) {childNode.add(node);}@Overridepublic void delete(Node node) {childNode.remove(node);}}

对系统进行测试，测试类Test：

/*** 最系统进行测试，Test类*/
public class Test {public static void main(String[] args) {/** 测试，目录结构如下。*  其中 > 表示该对象为目录（Folder）*  反之则为文件（File）*  看目录应该很容易理解此树结构> /RootSummaryFile.File> RootEmptyFolder> studyFolderstudySummary.File> studyEmptyFolder> studyJavastudyJavaFile.File> studyCstudyCFile.File> GameFoldergameSummary> gameEmptyFolder> game1game1File.File> game2game2File.File*******//*****************下面是两个测试函数，对系统进行测试***************/// print1，显示了文件的属性描述print1();System.out.println("==============================================");// print2，不显示文件的属性描述，目录结构更清晰print2();}public static void print1(){Node root = new Folder("/", "根目录");/******学习目录******/Node studyFolder = new Folder("Study", "学习目录");Node studySummary = new File("SummaryAboutStudy","学习目录下的总概要");Node studyJava = new Folder("StudyJava","学习java的学习目录");Node studyJavaFile = new File("StudyJavaFile.file", "学习java目录下文件");studyFolder.add(studySummary);studyJava.add(studyJavaFile);studyFolder.add(studyJava);Node studyC = new Folder("StudyC", "学习C语言的目录");Node studyCFile = new File("StudyCFile.file", "学习C语言目录下的文件");studyC.add(studyCFile);studyFolder.add(studyC);/****** 游戏目录 ******/Node gameFolder = new Folder("Game", "游戏目录");Node gameSummary = new File("SummaryAboutSummary","游戏目录下的总概要");Node game1 = new Folder("Game1","游戏1的目录");Node game1File = new File("Game1File", "游戏1目录下的文件");gameFolder.add(gameSummary);game1.add(game1File);gameFolder.add(game1);Node game2 = new Folder("Game2", "游戏2的目录");Node game2File = new File("Game2File", "游戏2目录下文件");game2.add(game2File);gameFolder.add(game2);root.add( new File("RootSummaryFile.File", "根目录下的文件") );root.add( new Folder("RootEmptyFolder", "根目录下的空目录") );root.add(studyFolder);root.add(gameFolder);root.print();}public static void print2(){Node root = new Folder("/", "");/******学习目录******/Node studyFolder = new Folder("Study", "");Node studySummary = new File("SummaryAboutStudy","");Node studyJava = new Folder("StudyJava","");Node studyJavaFile = new File("StudyJavaFile.file", "");studyFolder.add(studySummary);studyJava.add(studyJavaFile);studyFolder.add(studyJava);Node studyC = new Folder("StudyC", "");Node studyCFile = new File("StudyCFile.file", "");studyC.add(studyCFile);studyFolder.add(studyC);/****** 游戏目录 ******/Node gameFolder = new Folder("Game", "");Node gameSummary = new File("SummaryAboutSummary","");Node game1 = new Folder("Game1","");Node game1File = new File("Game1File", "");gameFolder.add(gameSummary);game1.add(game1File);gameFolder.add(game1);Node game2 = new Folder("Game2", "");Node game2File = new File("Game2File", "");game2.add(game2File);gameFolder.add(game2);root.add( new File("RootSummaryFile.File", "") );root.add( new Folder("RootEmptyFolder", "") );root.add(studyFolder);root.add(gameFolder);root.print();}}

输出测试用例：

↓{Folder:/,根目录}→{File:RootSummaryFile.File,根目录下的文件}↓{Folder:RootEmptyFolder,根目录下的空目录}↓{Folder:Study,学习目录}→{File:SummaryAboutStudy,学习目录下的总概要}↓{Folder:StudyJava,学习java的学习目录}→{File:StudyJavaFile.file,学习java目录下文件}↓{Folder:StudyC,学习C语言的目录}→{File:StudyCFile.file,学习C语言目录下的文件}↓{Folder:Game,游戏目录}→{File:SummaryAboutSummary,游戏目录下的总概要}↓{Folder:Game1,游戏1的目录}→{File:Game1File,游戏1目录下的文件}↓{Folder:Game2,游戏2的目录}→{File:Game2File,游戏2目录下文件}
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↓{Folder:/,}→{File:RootSummaryFile.File,}↓{Folder:RootEmptyFolder,}↓{Folder:Study,}→{File:SummaryAboutStudy,}↓{Folder:StudyJava,}→{File:StudyJavaFile.file,}↓{Folder:StudyC,}→{File:StudyCFile.file,}↓{Folder:Game,}→{File:SummaryAboutSummary,}↓{Folder:Game1,}→{File:Game1File,}↓{Folder:Game2,}→{File:Game2File,}

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