java设计模式学习之【组合模式】

灰太狼 2024-02-05 11:12 8阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  引言
 *  组合模式简介
 *   *  定义与用途：
     *  实现方式
     *  UML
 *  使用场景
 *  优势与劣势
 *  组合模式在Spring中的应用
 *  员工结构示例
 *  代码地址

## 引言 ##

设想您正在组织一个大型派对，需要将各种食品和饮料按类型整理。您可能有单独的物品，如一瓶苏打水，也可能有物品的集合，如一篮子水果。无论是单个苏打水瓶还是一整篮水果，您都希望以同样的方式处理它们——放在合适的位置以便客人轻松获取。在软件设计领域，这种需要同时处理单个对象和对象集合的场景非常普遍。组合模式正是为了简化这类问题而生，它允许我们以统一的方式处理单个对象和对象的组合。

## 组合模式简介 ##

**组合模式是一种结构型设计模式**，它使我们能够将对象组合成树形结构来表示整体与部分的层次关系。这种模式创建了一个包含自己对象组的类，这些对象可以是相似的类的实例，或者是完全不同的类的对象。使用组合模式，我们可以对单个对象和组合对象进行相同的操作，这大大简化了客户端代码。

### 定义与用途： ###

*  组合模式使得单个对象和组合对象的使用具有一致性。
 *  它广泛应用于需要表示对象的部分-整体层次结构的场合。

### 实现方式 ###

*  定义一个表示节点和叶子节点的共同接口。
 *  创建一个类表示节点的组合，这个类可以包含其他节点或叶子节点。
 *  在组合类中实现共同接口的方法，并将这些方法的实现委托给相应的子节点。

### UML ###

![在这里插入图片描述][36cd16b940874c5cb87eec6dc341602b.png]  
**组合模式的四个主要元素：**

**组件（Component）:**  
定义了组合中所有对象的共有接口。  
实现了接口中对所有类通用的默认行为。  
声明了访问和管理其子组件的接口。

**叶子（Leaf）:**  
在组合中代表没有子组件的叶子对象。  
定义了组合中原始对象的行为。

**复合体（Composite）:**  
定义了拥有子组件的组件的行为。  
存储子组件。  
在组件接口中实现与子组件相关的操作。

**客户端（Client）:**  
通过组件接口操纵组合中的对象。

## 使用场景 ##

*  **图形编辑器：** 在一个图形编辑器中，你可能有形状（如圆形、矩形）和它们的组合（如图表）。组合模式可以用来统一处理单个形状和形状的组合。
 *  **文件系统：** 在文件系统中，文件和文件夹可以通过组合模式表示。文件夹可以包含文件和其他文件夹，但对用户来说，它们的使用方式是一致的。
 *  **UI 组件：** 在用户界面设计中，简单组件（如按钮、文本框）和复合组件（如面板、窗口）都可以用组合模式来管理。
 *  **组织结构：** 在表示公司或其他组织的层次结构时，组合模式允许以统一的方式处理单个员工和部门。
 *  **菜单系统：** 在软件应用中的菜单系统，其中菜单项既可以是单个命令，也可以是包含其他菜单项的子菜单。

## 优势与劣势 ##

*  **优势**  
    明确的层次结构：组合模式清晰地定义了部分和整体的层次关系。  
    简化客户端代码：客户端可以统一地对待组合对象和单个对象。  
    更容易增加新类型的组件：组合模式使得更改和增加新的元素类型变得更容易。
 *  **劣势**  
    设计变得更加抽象：组合模式使得设计变得更加复杂，特别是你需要遍历一个组合对象的组成部分时。  
    不容易限制组件的类型：在组合中很难限制组件的类型，因为它们通常共有相同的接口。

## 组合模式在Spring中的应用 ##

组合模式在Spring框架中的应用体现在它如何管理和配置大量的Bean定义，以及如何处理资源文件。以下是Spring中使用组合模式的几个关键例子：

1. BeanDefinition
    在Spring中，BeanDefinition是一个接口，代表了Bean的配置元数据。它是Spring管理Bean生命周期的核心部分。BeanDefinition对象可以被视为组合模式中的叶子节点，它们被组合在一起形成一个完整的Spring配置。
    Composite Pattern Application: Spring容器通过将这些BeanDefinition对象组合在一起，形成了一个可管理的Bean配置集合。这允许Spring容器以统一的方式处理单个Bean和Bean集合，同时也使得添加新的Bean或组合现有Bean变得更加灵活和简单。
    
    2. Resource
    Spring的Resource接口是处理不同类型资源的抽象，如文件系统资源、类路径资源、URL资源等。它提供了统一的方式来访问这些资源。
    Composite Pattern Application: 在Spring中，Resource接口的不同实现类似于组合模式中的叶子节点。Spring使用这些Resource对象来统一处理单个资源和资源集合。这种方式简化了资源访问的客户端代码，并使得资源处理更加灵活。
    
    3. ApplicationContext
    ApplicationContext是一个更高级的容器，它不仅包括了BeanFactory的所有功能，还加入了对事件传播、资源加载等更高级特性的支持。在Spring中，ApplicationContext本身也是一个大型工厂，用于创建并管理应用程序中的beans，以及提供对不同类型的bean的访问。
    Composite Pattern Application: ApplicationContext可以视为一个组合对象，它管理和组合了多个BeanFactory和其他资源，如消息资源、事件处理器等。这提供了统一的方式来处理整个应用程序的配置和资源管理。

## 员工结构示例 ##

![在这里插入图片描述][74d3f9cbe30a4c3abba092de5fcade08.png]  
**步骤 1：** 创建员工公共接口。

public interface Employee {
        
    
        public void showEmployeeDetails();
    
    }

**步骤 2：** 具体员工实现类，开发，管理者。

public class Developer implements Employee{
        
        private String name;
        private long empId;
        private String position;
    
        public Developer(long empId, String name, String position) {
        
            // 分配员工 ID、姓名和职位
            this.empId = empId;
            this.name = name;
            this.position = position;
        }
    
        @Override
        public void showEmployeeDetails() {
        
            System.out.println(empId + " " + name + " " + position);
        }
    }

public class Manager implements Employee{
        
    
        private String name;
        private long empId;
        private String position;
    
        public Manager(long empId, String name, String position) {
        
            this.empId = empId;
            this.name = name;
            this.position = position;
        }
    
        @Override
        public void showEmployeeDetails() {
        
            System.out.println(empId + " " + name + " " + position);
        }
    
    }

**步骤 3：** 公司组织类，实现员工接口

public class CompanyDirectory implements Employee{
        
    
        private List<Employee> employeeList = new ArrayList<Employee>();
    
        @Override
        public void showEmployeeDetails() {
        
            for (Employee emp : employeeList) {
        
                emp.showEmployeeDetails();
            }
        }
    
        public void addEmployee(Employee emp) {
        
            employeeList.add(emp);
        }
    
        public void removeEmployee(Employee emp) {
        
            employeeList.remove(emp);
        }
    
    }

**步骤 4：** 驱动测试

public class Company {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
            Developer dev1 = new Developer(100, "Lokesh Sharma", "Pro Developer");
            Developer dev2 = new Developer(101, "Vinay Sharma", "Developer");
            CompanyDirectory engDirectory = new CompanyDirectory();
            engDirectory.addEmployee(dev1);
            engDirectory.addEmployee(dev2);
    
            Manager man1 = new Manager(200, "Kushagra Garg", "SEO Manager");
            Manager man2 = new Manager(201, "Vikram Sharma", "Kushagra's Manager");
    
            CompanyDirectory accDirectory = new CompanyDirectory();
            accDirectory.addEmployee(man1);
            accDirectory.addEmployee(man2);
    
            CompanyDirectory directory = new CompanyDirectory();
            directory.addEmployee(engDirectory);
            directory.addEmployee(accDirectory);
            directory.showEmployeeDetails();
        }
    
    }

![在这里插入图片描述][c7e0991859bb4c10b3f4a3c1a4cd9ce4.png]

## 代码地址 ##

23种设计模式相关代码后续会逐步提交到github上，方便学习，欢迎指点：  
[代码地址][Link 1]  
https://github.com/RuofeiSun/lf-23Pattern

[36cd16b940874c5cb87eec6dc341602b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/05/47363269b6534e06bc3570e0eb051f25.png
[74d3f9cbe30a4c3abba092de5fcade08.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/05/ca0a4a3990264c0c87f4fe5dddc9ebf3.png
[c7e0991859bb4c10b3f4a3c1a4cd9ce4.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/05/c2e1580bea9244dbbd227aeefa3b0506.png
[Link 1]: https://github.com/RuofeiSun/lf-23Pattern