设计模式(十一)：结构型之组合模式

设计模式系列文章

设计模式(一)：创建型之单例模式

设计模式(二、三)：创建型之工厂方法和抽象工厂模式

设计模式(四)：创建型之原型模式

设计模式(五)：创建型之建造者模式

设计模式(六)：结构型之代理模式

设计模式(七)：结构型之适配器模式

设计模式(八)：结构型之装饰器模式

设计模式(九)：结构型之桥接模式

设计模式(十)：结构型之外观模式

设计模式(十一)：结构型之组合模式

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一、设计模式分类

• 创建型模式
  • 用于描述“怎样创建对象”，它的主要特点是“将对象的创建与使用分离”
  • 提供了单例、原型、工厂方法、抽象工厂、建造者 5 种创建型模式
• 结构型模式
  • 用于描述如何将类或对象按某种布局组成更大的结构
  • 提供了代理、适配器、桥接、装饰、外观、享元、组合 7 种结构型模式
• 行为型模式
  • 用于描述类或对象之间怎样相互协作共同完成单个对象无法单独完成的任务，以及怎样分配职责
  • 提供了模板方法、策略、命令、职责链、状态、观察者、中介者、迭代器、访问者、备忘录、解释器 11 种行为型模式

二、组合模式

1、概述

定义

• 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

2、结构

组合模式主要包含三种角色：

• 抽象根节点（Component）：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（Composite）：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（Leaf）：叶子节点对象，其下再无分支，是系统层次遍历的最小单位

3、实现

软件菜单

• 一个菜单可以包含菜单项（菜单项是指不再包含其他内容的菜单条目）
• 也可以包含带有其他菜单项的菜单
• 因此使用组合模式描述菜单就很恰当，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

类图：

代码实现：

• 不管是菜单还是菜单项，都应该继承自统一的接口
• 这里将这个统一的抽象类称为菜单组件

public abstract class AbstractMenuComponent {
    //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
    public void add(AbstractMenuComponent abstractMenuComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    //移除子菜单
    public void remove(AbstractMenuComponent abstractMenuComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    //获取指定的子菜单
    public AbstractMenuComponent getChild(int index) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    //获取菜单或者菜单项的名称
    public String getName() {
        return name;
    }

    //打印菜单名称的方法（包含子菜单和字菜单项）
    public abstract void print();
}

• Menu(菜单项)和MenuItem(叶子菜单)类就可以只覆盖自己感兴趣的方法，而不用搭理不需要或者不感兴趣的方法
• 举例来说，Menu类可以包含子菜单，因此需要覆盖add()、remove()、getChild()方法，但是MenuItem就不应该有这些方法
• Menu类已经实现了除了getName方法的其他所有方法，因为Menu类具有添加菜单，移除菜单和获取子菜单的功能

// 树枝节点
public class Menu extends AbstractMenuComponent {

    //菜单可以有多个子菜单或者子菜单项
    private final List<AbstractMenuComponent> abstractMenuComponentList = new ArrayList<>();

    //构造方法
    public Menu(String name,int level) {
        this.name = name;
        this.level = level;
    }

    @Override
    public void add(AbstractMenuComponent abstractMenuComponent) {
        abstractMenuComponentList.add(abstractMenuComponent);
    }

    @Override
    public void remove(AbstractMenuComponent abstractMenuComponent) {
        abstractMenuComponentList.remove(abstractMenuComponent);
    }

    @Override
    public AbstractMenuComponent getChild(int index) {
        return abstractMenuComponentList.get(index);
    }

    @Override
    public void print() {
        //打印菜单名称
        for(int i = 0; i < level; i++) {
            System.out.print("--");
        }
        System.out.println(name);

        //打印子菜单或者子菜单项名称
        for (AbstractMenuComponent component : abstractMenuComponentList) {
            component.print();
        }
    }
}

• MenuItem是菜单项，不能再有子菜单，所以添加菜单，移除菜单和获取子菜单的功能并不能实现

// 叶子节点
public class MenuItem extends AbstractMenuComponent {

    public MenuItem(String name,int level) {
        this.name = name;
        this.level = level;
    }

    @Override
    public void print() {
        //打印菜单项的名称
        for(int i = 0; i < level; i++) {
            System.out.print("--");
        }
        System.out.println(name);
    }
}

• 客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建菜单树
        AbstractMenuComponent menu1 = new Menu("菜单管理",2);
        menu1.add(new MenuItem("展开菜单",3));
        menu1.add(new MenuItem("编辑菜单",3));
        menu1.add(new MenuItem("删除菜单",3));
        menu1.add(new MenuItem("新增菜单",3));

        AbstractMenuComponent menu2 = new Menu("角色管理",2);
        menu2.add(new MenuItem("新增角色",3));
        menu2.add(new MenuItem("修改角色",3));

        //创建一级菜单
        AbstractMenuComponent component = new Menu("系统管理",1);
        //将二级菜单添加到一级菜单中
        component.add(menu1);
        component.add(menu2);

        //打印菜单名称(如果有子菜单一块打印)
        component.print();
    }
}

// 结果

——系统管理
————菜单管理
——————展开菜单
——————编辑菜单
——————删除菜单
——————新增菜单
————角色管理
——————新增角色
——————修改角色

4、优点

• 组合模式可以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，它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
• 客户端可以一致地使用一个组合结构或其中单个对象，不必关心处理的是单个对象还是整个组合结构，简化了客户端代码
• 在组合模式中增加新的树枝节点和叶子节点都很方便，无须对现有类库进行任何修改，符合“开闭原则”