Java设计模式之 [8] 结构型模式

简介

1.组合模式 (Composite Pattern),又叫做部分整体模式.它创建了对象组的树形结构,将对象组合成树状结构表示"整体-部分"的层次关系
2.组合模式依据树形结构来组合对象,用看来表示部分以及整体的关系
3.这种类型的设计模式属于结构型设计模式
4.组合模式使得用户对单个对象和组合对象的访问具有一致性.即:组合能够让客户以一致的方式处理个别对象以及组合对象

组合模式原理图

组合模式原理图

说明 (组合模式的角色和职责)

1.Component:这是组合种对象声明接口,在适当情况下,实现所有的类的共有接口默认行为,用于访问和管理 Component子部件,Component可以是抽象类或者接口
2.Leaf:在组合种表示的是叶子节点,叶子节点就没有子节点
3.Composite:非叶子节点,用来存储子部件,在component 接口中实现子部件的相关操作,比如增加,删除等等

组合模式解决的问题

1.组合模式解决这样的问题:当我们处理的对象可以生成一颗树形状结构,而我们要对树上的节点和子子节点进行操作的时候,它能够提供一致的方式,而不用考虑是节点还是子节点
2,示意图

示意图

学校院系展示需求

需要在一个界面里面展示学校的院系组成,一个学校有多少个学院,一个学院有多少系

传统方式

传统方式

传统方式的问题分析

1.将学院看作是学校的子类,专业(系)是学院的子类,这样实际上是按照组织大小进行分层次的
2.实际上我们的要求是:在一个页面上展示学校的院系组成,一个学校有多少个学院,一个学院有多少个院系,因此这种方案,不能很好的实现管理的操作,比如对学院,系的添加,删除.遍历等
3.解决方案:把学校,院,系,都看作是组织结构,他们之间没有继承的关系,而是一个树形结构,可以更好的实现管理操作 ==>> 组合模式

应用实例

1.需要在一个界面里面展示学校的院系组成,一个学校有多少个学院,一个学院有多少系
2.思路分析和图解(类图)

类图

3.代码实现

public abstract class OrganizationComponent {
    private String name;// 名字
    private String des;// 说明

    protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {
        // 默认实现
    }

    protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
        // 默认实现
    }

    // 构造器
    public OrganizationComponent(String name, String des) {
        super();
        this.name = name;
        this.des = des;
    }

    /**
     * @return the name
     */
    public String getName() {
        return name;
    }

    /**
     * @param name the name to set
     */
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     * @return the des
     */
    public String getDes() {
        return des;
    }

    /**
     * @param des the des to set
     */
    public void setDes(String des) {
        this.des = des;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "OrganizationComponent [name=" + name + ", des=" + des + "]";
    }
    
    //方法 print
    protected abstract void print() ;
}

public class University extends OrganizationComponent {

    private List listOrganizationComponent = new ArrayList();

    /**
     * 构造器
     * 
     * @param name
     * @param des
     */
    public University(String name, String des) {
        super(name, des);
    }

    // 重写add
    @Override
    protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {
        super.add(organizationComponent);
        listOrganizationComponent.add(organizationComponent);
    }

    // 重写 remove
    @Override
    protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
        super.remove(organizationComponent);
        listOrganizationComponent.remove(organizationComponent);
    }

    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }

    @Override
    public String getDes() {
        return super.getDes();
    }

    // 输出 包含的学院
    @Override
    protected void print() {
        System.out.println("----" + getName() + "----");
        for (OrganizationComponent organizationComponent : listOrganizationComponent) {
            organizationComponent.print();
        }
    }

}

public class College extends OrganizationComponent{

    private List listOrganizationComponent = new ArrayList();

    /**
     * 构造器
     * @param name
     * @param des
     */
    public College(String name, String des) {
        super(name, des);
    }

    // 重写add
    @Override
    protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {
        super.add(organizationComponent);
        listOrganizationComponent.add(organizationComponent);
    }

    // 重写 remove
    @Override
    protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
        super.remove(organizationComponent);
        listOrganizationComponent.remove(organizationComponent);
    }

    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }

    @Override
    public String getDes() {
        return super.getDes();
    }

    // 输出 包含的学院
    @Override
    protected void print() {
        System.out.println("----" + getName() + "----");
        for (OrganizationComponent organizationComponent : listOrganizationComponent) {
            organizationComponent.print();
        }
    }

}

public class Department extends OrganizationComponent {

    /**
     * @param name
     * @param des
     */
    public Department(String name, String des) {
        super(name, des);
    }

    //add remove 就不用写了
    
    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }

    @Override
    public String getDes() {
        return super.getDes();
    }
    @Override
    protected void print() {
        System.out.println(getName());
    }

}

测试

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 从大到小创
        University university = new University("清华大学", "双一流大学");

        // 创建学院
        OrganizationComponent conputerCollege = new College("计算机学院", "计算机学院");
        OrganizationComponent infoCollege = new College("信息学院", "信息学院");

        // 创建各个学院线面的系(专业)
        conputerCollege.add(new Department("软件工程", "conputerCollege"));
        conputerCollege.add(new Department("网络工程", "conputerCollege"));

        infoCollege.add(new Department("通信工程", "通信工程"));
        infoCollege.add(new Department("计算机与科学", "计算机与科学"));

        university.add(conputerCollege);
        university.add(infoCollege);
        university.print();
        System.out.println("=========================");
        conputerCollege.print();
    }
}

打印结果

----清华大学----
----计算机学院----
软件工程
网络工程
----信息学院----
通信工程
计算机与科学
=========================
----计算机学院----
软件工程
网络工程

组合模式在JDK集合的源码分析

1.JDK的HashMap就使用了组合模式
2.代码

说明

Map 就是一个抽象的构建 (类似我们的Component)
HashMap是一个中间的构建(Composite), 实现/继承了相关方法
put, putall
Node 是 HashMap的静态内部类，类似Leaf叶子节点, 这里就没有put, putall
static class Node implements Map.Entry

public class HashMap extends AbstractMap
    implements Map, Cloneable, Serializable {}

public abstract class AbstractMap implements Map {}

static class Node implements Map.Entry {
    final int hash;
    final K key;
    V value;
    Node next;

    Node(int hash, K key, V value, Node next) {
        this.hash = hash;
        this.key = key;
        this.value = value;
        this.next = next;
    }

    public final K getKey()        { return key; }
    public final V getValue()      { return value; }
    public final String toString() { return key + "=" + value; }

    public final int hashCode() {
        return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
    }

    public final V setValue(V newValue) {
        V oldValue = value;
        value = newValue;
        return oldValue;
    }

    public final boolean equals(Object o) {
        if (o == this)
            return true;
        if (o instanceof Map.Entry) {
            Map.Entry e = (Map.Entry)o;
            if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                Objects.equals(value, e.getValue()))
                return true;
        }
        return false;
    }
}

public interface Map {}

类图

组合模式的注意事项和细节

1.简化客户端操作,客户端只需要面对一致的对象而不用考虑整体部分或者节点叶子的问题
2.具有较强的拓展性,当我们要更改组合对象时候,我们只需要调整内部的层次关系,客户端不用做出任何改动
3.方便创建出复杂的层次结构,客户端不用理会组合里面的组成细节容易添加节点或者叶子从而创建出复杂的树形结构
4.需要遍历组织结构,或者处理的对象具有组织结构,非常适合使用组合模式
5.要求较高的抽象性,如果节点和叶子有很多差异性的话,比如很多方法和属性都埠一样,不适合使用组合模式.

Java设计模式之 [8] 结构型模式 - 组合模式

简介

组合模式原理图

说明 (组合模式的角色和职责)

组合模式解决的问题

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传统方式

传统方式的问题分析

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组合模式在JDK集合的源码分析

说明

组合模式的注意事项和细节

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