07. 23种经典设计模式-21-组合模式

叁歲伎倆 2024-04-17 14:52 72阅读 0赞

## 1. 组合模式 ##

> Compose objects into tree structures to represent part-whole hierarchies. Composite lets chilents treat individual objects and compositions of objects uniformly. 将对象组合成树形结构以表示"整体-部分“的层次结构，使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性. 也称为整体部分模式

### 1.1 核心思想 ###

*  将整体和部分合二为一, 整合成树形结构, 用同一个对象来表示整体和部分的关系
 *  整体和部分操作方式一致， 可进行递归操作

### 1.2 组合模式类图 ###

*  AbsComponent: 节点操作抽象类. 用于声明组件的公用方法和子组件的管理方法, 也可给予默认实现。
 *  Leaf：叶子节点, 没有子节点. 无须重写子组件管理的相关方法
 *  Composite: 非叶子节点，重写子组件管理的相关方法

![format_png][]

### 1.3 适用场景 ###

整体与部分关系能抽象为树形结构关系的场景, 如树形菜单, 文件系统管理等.

## 2. Java 实现组合模式 ##

Linux 系统的文件结构就是一个树状结构，我们可以使用组合模式实现一下.我们首先分析一下linux的文件特点:

*  文件可以抽象为两种节点: 目录节点(非叶子节点)和文件节点(叶子节点).
 *  根节点为/, 是目录节点为null的特殊情况
 *  任意非根节点, 名称不能为空, 且都拥有一个父目录
 *  对于目录节点，可进行子节点管理, 因此需要重写子节点管理相关方法
 *  对于文件节点, 不可进行子节点管理

### 2.1 类图分析 ###

*  AbsFile: AbsComponent角色，
    
     *  对于无须子类重写的方法,笔者设置了final修饰符, 防止子类窜改
     *  对于需要非叶子节点重写的方法, 笔者给予了默认实现.
     *  对于子节点管理API, 笔者采取了链式编程风格进行设计
 *  MyFile: 叶子节点, 无须重写任何方法.
 *  MyDirectory: 非叶子节点, 需要实现子节点相关管理节点.

![单例模式类图][format_png 1]

### 2.2 抽象类-AbsFile ###

*  笔者将子类不应该重写的方法使用final修饰, 以防止子类篡改实现
 *  笔者将子节点管理的相关方法给予了默认实现, 但是抛出了异常. 这样既能保证叶子节点无须重写方法, 也能保证叶子节点不能调用此方法
 *  笔者采用链式编程风格设计了子节点管理方法, 这样在使用时更为便捷

public abstract class AbsFile{ 
    
        private String name;
    
        private AbsFile parent ;
    
        public AbsFile(String name) { 
            this.name = name;
        }
    
        // 子类不能重写的方法
        public final void setParent(AbsFile parent) { 
            this.parent = parent;
        }
    
        public final AbsFile getParent() { 
            return parent;
        }
    
        public final String getName() { 
            return name;
        }
    
        public final String getPath(){ 
            String path = "";
    
            // 如果节点父节点存在，则先获取父节点路径
            if(getParent() != null) path += getParent().getPath();
    
            // 如果父节点为根节点, 则不拼接"/"
            if(!"/".equals(path)) path += "/";
    
            // 如果不是根节点， 则拼接名称. 只允许根节点名称为null
            if(this.name != null) path +=name;
            return path;
        }
    
        // 需要子类实现的方法
        public AbsFile add(AbsFile... absFile) { 
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
    
        public AbsFile remove(AbsFile... absFile) { 
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
    
        public AbsFile getChild(int index) { 
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
    
        public List<AbsFile> getChildren() { 
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
    
        // 重写hash和equals 方法
        @Override
        public boolean equals(Object o) { 
            return Objects.equals(getPath(),((AbsFile)o).getPath());
        }
    
        @Override
        public int hashCode() { 
            return Objects.hash(getPath());
        }
    }

### 2.3 目录节点-MyDirectory ###

目录节点需要重新实现抽象类AbsFile中定义的子节点管理方法.

public class MyDirectory extends AbsFile { 
    
        // 存储子节点
        private List<AbsFile> children = new ArrayList<AbsFile>();
    
        public MyDirectory(String name) { 
            super(name);
        }
    
        @Override
        public AbsFile add(AbsFile... absFiles) { 
            for (AbsFile absFile : absFiles) { 
                // 判断非根目录节点不能为空
                if (null == absFile.getName() || "".equals(absFile.getName().trim())) { 
                    throw new UnsupportedOperationException("不支持非根节点名称为空");
                }
    
                // 设置父节点
                absFile.setParent(this);
    
                // 添加节点
                children.add(absFile);
            }
            return this;
        }
    
        @Override
        public AbsFile remove(AbsFile... absFiles) { 
            for (AbsFile absFile : absFiles) { 
                children.remove(absFile);
            }
            return this;
        }
    
        @Override
        public AbsFile getChild(int index) { 
            return children.get(index);
        }
    
        @Override
        public List<AbsFile> getChildren() { 
            return this.children;
        }
    
    }

### 2.4 文件节点-MyFile ###

叶子节点, 无须重新实现任何接口.

public class MyFile extends AbsFile{ 
    
        public MyFile(String name) { 
            super(name);
        }
    }

### 2.5 测试用例 ###

遍历输出节点及其所有子节点信息时，采用递归.

public class TestComposite { 
    
        /** 构建目录树 */
        private static AbsFile createTree() { 
    
            // 创建根目录:/
            AbsFile rootDir = new MyDirectory(null);
    
            // 创建家目录:/home
            AbsFile homeDir = new MyDirectory("home");
    
            // 创建用户目录: /home/zongf
            AbsFile userDir = new MyDirectory("zongf");
    
            // 创建视频目录: /home/zongf/videos
            AbsFile videoDir = new MyDirectory("videos");
            // 创建文档目录: /home/zongf/documents
            AbsFile documentDir = new MyDirectory("documents");
            // 创建下载目录: /home/zongf/download
            AbsFile downloadDir = new MyDirectory("downloads");
    
            // 添加文件
            videoDir.add(new MyFile("video1.avi"))
                    .add(new MyFile("video2.avi"))
                    .add(new MyFile("video3.avi"));
    
            documentDir.add(new MyFile("word1.doc"))
                       .add(new MyFile("word2.doc"))
                       .add(new MyFile("word3.doc"));
    
            downloadDir.add(new MyFile("word1.doc"))
                    .add(new MyFile("word2.doc"))
                    .add(new MyFile("word3.doc"));
    
            // 维护目录关系
            userDir.add(videoDir, documentDir, downloadDir);
            rootDir.add(homeDir.add(userDir));
    
            return rootDir;
        }
    
        // 递归遍历输出文件
        private void printAbsFile(AbsFile absFile, String prefix) { 
    
            // 输出目录
            System.out.println(prefix + absFile.getPath());
    
            // 遍历子节点
            if (absFile instanceof MyDirectory) { 
                for (AbsFile child : absFile.getChildren()) { 
                    printAbsFile(child, " " + prefix);
                }
            }
        }
    
        /** 测试输出节点及其子节点信息 */
        @Test
        public void test_print(){ 
            AbsFile fileTree = createTree();
            printAbsFile(fileTree, "");
        }
    
        /** 测试删除 */
        @Test
        public void test_remove(){ 
            AbsFile fileTree = createTree();
    
            // 获取目录: /home/zongf
            AbsFile user = fileTree.getChild(0).getChild(0);
    
            // 获取videos 和 documents
            AbsFile videos = user.getChild(0);
            AbsFile documents = user.getChild(1);
    
            // 删除videos 和 documents
            user.remove(videos, documents);
    
            printAbsFile(user, "");
        }
    
        // 测试文件是否相同
        @Test
        public void testEquals() { 
            AbsFile dir = new MyDirectory("aaa");
            MyFile file = new MyFile("aaa");
    
            Assert.assertEquals(true, dir.equals(file));
    
            // 建立目录关系之后，文件便不再相同
            dir.add(file);
    
            Assert.assertEquals(false, dir.equals(file));
        }
    
    }

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