【设计模式】结构型模式—组合模式(Composite Pattern)（十）

曾经终败给现在 2022-08-31 00:49 1622阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  前言
 *  聚合与组合的概念
 *  一.组合模式
 *  二.组合模式适用场景
 *  三.组合模式角色
 *  四.组合模式的实现方式
 *   *  1.透明组合模式
     *   *  抽象根节点(Component)
         *  树叶节点(Leaf)
         *  树枝节点/容器节点(Composite)
         *  客户类(Client)
     *  2.安全组合模式
     *   *  抽象根节点(Component)
         *  树叶节点(Leaf)
         *  树枝节点/容器节点(Composite)
         *  客户类(Client)
 *  五.组合模式在JDK源码中的体现
 *   *  1.HashMap
     *  2.MyBatis的SqlNode
 *  六.总结
 *   *  1.组合模式的优缺点
     *  2.开发中的应用场景：

# 前言 #

建议先看这篇文章[【设计模式】软件设计7大原则以及23种设计模式初识（一）][7_23]

# 聚合与组合的概念 #

![在这里插入图片描述][a4af81e466f591cf9821c4787a9249f0.png]

*  具体看这篇文章了解，写的很详细[ UML类图及各种线代表的关系含义总结][UML]

# 一.组合模式 #

**组合模式(Composite Pattern)也称之为整体-部分(Part-Whole)模式。核心是通过将`单个对象(叶子节点)和组合对象(树枝节点)用相同的接口进行表示`，组合成`树形结构`，使得`单个对象（即叶子对象）`和`组合对象（即容器对象）`的使用具有一致性。**

*  **它将对象以`树形结构`表示，`最顶层`的节点称为`根节点`，根节点下面可以包含`树枝节点`和`叶子节点`，`树枝节点下面又可以包含树枝节点和叶子节点`**
    
    如下图所示：  
    ![在这里插入图片描述][fbfdcdff8adb07e558624e01b10db7c7.png]

# 二.组合模式适用场景 #

**组合模式一般应用在有层级关系的场景，最经典的就是树形菜单，文件和文件夹的管理等**

# 三.组合模式角色 #

*  **抽象根节点/ 抽象构建(Component)**：定义了树叶节点和树枝节点的`公有属性和方法`，可`预先定义一些默认行为(方法)和属性`。
 *  **树枝节点/容器节点(Composite)**：定义`树枝节点的行为(方法)`，`存储子节点`，组合树枝节点和叶子节点形成一个`树形结构`。
 *  **树叶节点(Leaf)**：是树级结构中的中的`最小单位`，`下面没有子节点`。

![在这里插入图片描述][7b468e7bbab892742eda90e7e895f8c6.png]

**模式动机**

*  组合模式的关键是定义了一个`抽象类`，`既可以代表叶子，又可以代表容器`，而对于调用端来说针对该抽象类进行编程，无须知道它到底表示的是叶子还是容器，可以对其进行统一处理。
 *  容器对象与抽象类之间还建立一个`聚合关联`关系，在`容器对象中既可以包含叶子，也可以包含容器`，**以此实现递归组合，形成一个树形结构。**

# 四.组合模式的实现方式 #

**组合模式有2种写法，分别是`透明模式和安全模式`**

*  **以公司的层级结构为例，一个集团公司，下属可以有很多独立的子公司，子公司也允许继续有子公司，集团公司和子公司都有属于自己的各种智能部门，例如：财务部、人事部、法务部等**

## 1.透明组合模式 ##

**特点：**

*  将组合对象所有的公共方法都定义在了抽象类，不管`叶子对象`还是`树枝对象`都有相同的结构，这样做的好处就是叶子节点和树枝节点对于外界没有区别，它们具备完全一致的行为接口。

**缺点：**

*  `不安全，因为叶子和容器在本质上是有区别的`。`叶子不可能有下一个层次的对象，不可能包含成员，因此为其提供add()、remove()等方法是没有意义的`，如果没有提供相应的错误处理代码，虽然在编译阶段不会出错，但在运行阶段调用这些方法就会出错。这违背了接口隔离性原则。

![在这里插入图片描述][644a8806e7d43df7e5c95828dd082198.png]

### 抽象根节点(Component) ###

公司的抽象

/** * 抽象类-定义公司公共的属性和行为 */
    public abstract class Company { 
        /** * 公司名称 */
        protected String name;
    
        /** * 构造方法，机构名称 */
        public Company(String name) { 
            this.name = name;
        }
    
        /** * 添加一个子公司 * * @param company */
        public abstract void addCompany(Company company);
    
        /** * 移除一个子公司 * * @param company */
        public abstract void removeCompany(Company company);
    
        /** * 打印组织信息 * * @param depth 当前层级 */
        public abstract void display(int depth);
    
        /** * 打印职责 */
        public abstract void lineOfDuty();
    }

### 树叶节点(Leaf) ###

抽象构建的具体实现：人力资源部 和 财务部

/** * 抽象具体实现-人力资源部 */
    public class HRDepartment extends Company { 
        /** * 构造方法，机构名称 */
        public HRDepartment(String name) { 
            super(name);
        }
    
        @Override
        public void addCompany(Company company) { 
            //组合模式之透明模式的缺点：空实现
        }
    
        @Override
        public void removeCompany(Company company) { 
            //组合模式之透明模式的缺点：空实现
        }
    
        @Override
        public void display(int depth) { 
            //输出树形结构的子节点
            for (int i = 0; i < depth; i++) { 
                System.out.print('-');//不换行
            }
            System.out.println(name);//换行
        }
    
        @Override
        public void lineOfDuty() { 
            System.out.println(name + " : 员工的招聘和入职");
        }
    }

/** * 抽象具体实现-财务部 */
    public class FinanceDepartment extends Company { 
    
        /** * 构造方法，机构名称 */
        public FinanceDepartment(String name) { 
            super(name);
        }
    
        @Override
        public void addCompany(Company company) { 
            //组合模式之透明模式的缺点：空实现
        }
    
        @Override
        public void removeCompany(Company company) { 
            //组合模式之透明模式的缺点：空实现
        }
    
        @Override
        public void display(int depth) { 
            //输出树形结构的子节点
            for (int i = 0; i < depth; i++) { 
                System.out.print('-');//不换行
            }
            System.out.println(name);//换行
        }
    
        @Override
        public void lineOfDuty() { 
            System.out.println(name + " : 对外收付款的管理");
        }
    }

### 树枝节点/容器节点(Composite) ###

/** * 抽象的具体实现-公司的具体实现-具有容器功能 */
    public class ConcreteCompany extends Company { 
    
        private List<Company> companyList = new ArrayList<Company>();
    
        /** * 构造方法，机构名称 */
        public ConcreteCompany(String name) { 
            super(name);
        }
    
        @Override
        public void addCompany(Company company) { 
            this.companyList.add(company);
        }
    
        @Override
        public void removeCompany(Company company) { 
            this.companyList.remove(company);
        }
     
         //被调用时，将遍历整个树形结构，递归的执行这个方法
        @Override
        public void display(int depth) { 
            //输出当前节点信息
            for (int i = 0; i < depth; i++) { 
                System.out.print('-');
            }
            System.out.println(name);
    
            //向下级遍历
            for (Company component : companyList) { 
                component.display(depth + 1);
            }
        }
    
         //被调用时，将遍历整个树形结构，递归的执行这个方法
        @Override
        public void lineOfDuty() { 
            //职责遍历
            for (Company company : companyList) { 
                company.lineOfDuty();
            }
        }
    }

### 客户类(Client) ###

public class Client { 
        public static void main(String[] args) { 
            //总公司
            ConcreteCompany root = new ConcreteCompany("宇宙第一股份有限公司");
            root.addCompany(new HRDepartment("总公司人力资源部"));
            root.addCompany(new FinanceDepartment("总公司财务部"));
    
            //分公司1
            ConcreteCompany company1 = new ConcreteCompany("美国分公司");
            company1.addCompany(new HRDepartment("美国分公司人力资源部"));
            company1.addCompany(new FinanceDepartment("美国分公司财务部"));
            root.addCompany(company1);
    
            //分公司2
            ConcreteCompany company2 = new ConcreteCompany("越南分公司");
            company2.addCompany(new FinanceDepartment("越南分公司财务部"));
            company1.addCompany(company2);
    
            System.out.println("组织结构信息：");
            root.display(1);
    
            System.out.println("组织职责：");
            root.lineOfDuty();
        }
    }

测试结果  
![在这里插入图片描述][51716af3bc3d4d6f2159640ba770cbc5.png]

## 2.安全组合模式 ##

**特点：**

*  把`树枝节点和树叶节点彻底分开`，**`树枝节点单独拥有用来组合的方法`**，这种方法比较安全。

**缺点**：

*  不够透明，因为`树叶节点和树枝节点`具有不同的方法，且**容器/树枝节点中那些用于管理成员对象的方法`没有在抽象类中定义`**，因此调用端不能完全针对抽象编程，必须区别地对待`树叶节点和树枝节点`。

![在这里插入图片描述][65a13f2a7b64d4228431c2299cc98d82.png]

### 抽象根节点(Component) ###

公司的抽象

/** * 抽象类-定义公司的抽象 */
    public abstract class Company { 
        protected String name;
    
        /** * 构造方法，机构名称 */
        public Company(String name) { 
            this.name = name;
        }
    
        /** * 打印组织信息 * * @param depth 当前层级 */
        public abstract void display(int depth);
    
        /** * 打印职责 */
        public abstract void lineOfDuty();
    }

### 树叶节点(Leaf) ###

抽象构建的具体实现：人力资源部 和 财务部

/** * 抽象具体实现-人力资源部 */
    public class HRDepartment extends Company { 
        /** * 构造方法，机构名称 */
        public HRDepartment(String name) { 
            super(name);
        }
    
        @Override
        public void display(int depth) { 
            //输出树形结构的子节点
            for (int i = 0; i < depth; i++) { 
                System.out.print('-');
            }
            System.out.println(name);
        }
    
        @Override
        public void lineOfDuty() { 
            System.out.println(name + " : 员工的招聘和入职");
        }
    }

/** * 抽象具体实现-财务部 */
    public class FinanceDepartment extends Company { 
    
        /** * 构造方法，机构名称 */
        public FinanceDepartment(String name) { 
            super(name);
        }
    
        @Override
        public void display(int depth) { 
            //输出树形结构的子节点
            for (int i = 0; i < depth; i++) { 
                System.out.print('-');
            }
            System.out.println(name);
        }
    
        @Override
        public void lineOfDuty() { 
            System.out.println(name + " : 对外收付款的管理");
        }
    }

### 树枝节点/容器节点(Composite) ###

/** * 抽象的具体实现-公司的具体实现 */
    public class ConcreteCompany extends Company { 
    
        private List<Company> companyList = new ArrayList<Company>();
    
        /** * 构造方法，机构名称 */
        public ConcreteCompany(String name) { 
            super(name);
        }
    
        public void addCompany(Company company) { 
            this.companyList.add(company);
        }
    
        public void removeCompany(Company company) { 
            this.companyList.remove(company);
        }
    
         //被调用时，将遍历整个树形结构，递归的执行这个方法
        @Override
        public void display(int depth) { 
            //输出当前节点信息
            for (int i = 0; i < depth; i++) { 
                System.out.print('-');
            }
            System.out.println(name);
    
            //向下级遍历
            for (Company component : companyList) { 
                component.display(depth + 1);
            }
        }
    
         //被调用时，将遍历整个树形结构，递归的执行这个方法
        @Override
        public void lineOfDuty() { 
            //职责遍历
            for (Company company : companyList) { 
                company.lineOfDuty();
            }
        }
    }

### 客户类(Client) ###

测试结果  
![在这里插入图片描述][51716af3bc3d4d6f2159640ba770cbc5.png]

# 五.组合模式在JDK源码中的体现 #

## 1.HashMap ##

HashMap中有一个`putAll方法`，参数是一个Map，这就是一种组合模式的体现：  
![在这里插入图片描述][2908ff4f231e50618c824d2345153d31.png]

## 2.MyBatis的SqlNode ##

MyBatis中有一个**SqlNode接口**，下面很多`一级标签`  
![在这里插入图片描述][ccd519d6e894603e57a72d2ceabfd908.png]  
然后一级标签下面又有`二级标签`(这就是组合模式的体现)

# 六.总结 #

## 1.组合模式的优缺点 ##

**优点**：

*  定义了一个`抽象类`，`既可以代表叶子，又可以代表容器`，而对于调用端来说针对该抽象类进行编程，无须知道它到底表示的是叶子还是容器，可以对其进行统一处理。
 *  定义了包含`叶子对象`和`容器对象`的类层次结构，叶子对象可以被组合成更复杂的容器对象，而这个容器对象又可以被组合，这样不断`递归`下去，可以形成复杂的树形结构。

**缺点**：

*  其叶子和树枝的声明是`实现类`而不是接口，违反了依赖倒置原则，而且组合模式会使设计更加抽象不好理解。

## 2.开发中的应用场景： ##

*  Java GUI中的容器层次图
 *  `XML文件解析`
 *  OA系统中，`组织结构`的处理
 *  `Junit单元测试框架`
    
     *  底层设计就是典型的组合模式，TestCase(叶子)、TestUnite(容器)、Test接口(抽象)
     *  > ![在这里插入图片描述][9bb75f9abcf8d853a9afac5db98bc55b.png]

[7_23]: https://blog.csdn.net/qq877728715/article/details/104432024
[a4af81e466f591cf9821c4787a9249f0.png]: /images/20220829/dad8f03bce4946059940fc4422693b1a.png
[UML]: https://blog.csdn.net/qq877728715/article/details/118671775
[fbfdcdff8adb07e558624e01b10db7c7.png]: /images/20220829/7bea98bf7bb94abb8e0fa2c3cf183df8.png
[7b468e7bbab892742eda90e7e895f8c6.png]: /images/20220829/a9b76a6b8b7744baad0f894873a6c3b1.png
[644a8806e7d43df7e5c95828dd082198.png]: /images/20220829/e3da59199e6e4c1985b17ad47ff87374.png
[51716af3bc3d4d6f2159640ba770cbc5.png]: /images/20220829/e80ff8d9b9dc42108fa5ab983d15300f.png
[65a13f2a7b64d4228431c2299cc98d82.png]: /images/20220829/e2301461c815471fade39b84773177cf.png
[2908ff4f231e50618c824d2345153d31.png]: /images/20220829/a916535656bb4130a8ef91a23516d9ba.png
[ccd519d6e894603e57a72d2ceabfd908.png]: /images/20220829/d5e27183879c4bb99ec8a1017d4f15b4.png
[9bb75f9abcf8d853a9afac5db98bc55b.png]: /images/20220829/9b08f281db6b4fb981dab59aa39d31d4.png