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设计模式（9）组合模式（Composite）-结构型

分类: IT文章 • 2023-11-20 10:40:18
设计模式（九）组合模式（Composite）-结构型

组合模式Composite

组合模式也叫合成模式，又叫树形模式，就是把部分和整体的关系用树形结构来表示，是的客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性，可以看出，这里的部分和整体之间在功能上是类似的，对于这种类似性，通常可以采用继承的方式来实现，根据面向对象的设计原则，尽量使用组合而非继承，因此合成模式也是继承的一个替换方案。

1.组合模式结构

设计模式（9）组合模式（Composite）-结构型
组合模式实现原理图

组合模式就是把部分和整体的关系用树形结构来表示，从而是客户端能够把一个一个的部分对象和他们组合起来的整体对象采用同样的方式来看待。它也是继承的一个替换方案，使用组合模式，能够提供比使用继承关系更灵活的功能，并且可以灵活地组合子对象和父对象之间的关系，从而是客户端的调用简单，客户端可以一致的使用组合结构或单个对象，用户不必关心自己处理的是单个对象还是整个组合结构，这简化了客户端代码。

2. 构建模式的组成

组合模式主要3个部分：抽象类，叶子类，父类。
抽象构件角色（component）：这是一个抽象角色，它给参加组合的定义出公共的接口以及默认的行为。可以来管理所有的子对象。在安全式的合成模式里面，构件角色并不是定义管理子对象的方法，这一定义由树形构件对象给出。
树叶构件角色(Leaf)：在组合树中表示叶节点对象，叶节点没有子节点。并在组合中定义图元对象的行为。
树枝构件角色（Composite）：定义有子部件的那些部件的行为。存储子部件。在Component接口中实现与子部件有关的操作。
客户角色（Client）：通过component接口操纵组合部件的对象。

3. 组合模式功效

（1) 定义了包含基本对象和组合对象的类层次结构 基本对象可以被组合成更复杂的组合对象，而这个组合对象又可以被组合，这样不断的递归下去。客户代码中，任何用到 基本对象的地方都可以使用组合对象。
（2)简化客户代码 客户可以一致地使用组合结构和单个对象。通常用户不知道 (也不关心)处理的是一个叶节点还是一个组合组件。这就简化了客户代码 , 因为在定义组合的那些类中不需要写一些充斥着选择语句的函数。
（3)使得更容易增加新类型的组件 新定义的Composite或Leaf子类自动地与已有的结构和客户代码一起工作，客户程序不需因新的Component类而改变。
（4)使你的设计变得更加一般化 容易增加新组件也会产生一些问题，那就是很难限制组合中的组件。有时你希望一个组合只能有某些特定的组件。使用Composite时，你不能依赖类型系统施加这些约束，而必须在运行时刻进行检查。

4．实现代码

举例：生活中经常用到的加减乘除运算，有时还要对基本运算后的数据再次运算，下面使用组合模式实现。
SalaryComputer.java

package com.devin.composite; 
/** 
 * @author  作者:ldw E-mail: csu.ldw@csu.edu.cn
 * @version 创建时间：2015年4月25日 上午9:16:12 
 * 类说明 
 */
public interface SalaryComputer {
    public double computer(double m,double n);
}

加法运算类代码：
Add.java

package com.devin.composite; 
/** 
 * @author  作者:ldw E-mail: csu.ldw@csu.edu.cn
 * @version 创建时间：2015年4月25日 上午9:16:47 
 * 类说明 
 */
public class Add implements SalaryComputer{

    @Override
    public double computer(double m, double n) {
        return m+n;
    }
}

减法类实现代码：
Subtract.java

package com.devin.composite; 
/** 
 * @author  作者:ldw E-mail: csu.ldw@csu.edu.cn
 * @version 创建时间：2015年4月25日 上午9:16:47 
 * 类说明 
 */
public class Subtract implements SalaryComputer{

    @Override
    public double computer(double m, double n) {
        return m-n;
    }

}

乘法类实现代码：
Multiplication.java

package com.devin.composite; 
/** 
 * @author  作者:ldw E-mail: csu.ldw@csu.edu.cn
 * @version 创建时间：2015年4月25日 上午9:16:47 
 * 类说明 
 */
public class Multiplication implements SalaryComputer{

    @Override
    public double computer(double m, double n) {
        return m*n;
    }

}

除法类实现代码：
Division.java

package com.devin.composite; 
/** 
 * @author  作者:ldw E-mail: csu.ldw@csu.edu.cn
 * @version 创建时间：2015年4月25日 上午9:16:47 
 * 类说明 
 */
public class Division implements SalaryComputer{

    @Override
    public double computer(double m, double n) {
        return m/n;
    }
}

组合类运算代码：
Composite.java

package com.devin.composite; 

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/** 
 * @author  作者:ldw E-mail: csu.ldw@csu.edu.cn 
 * @version 创建时间：2015年4月25日 上午9:18:20 
 * 类说明 
 */
public class Composite implements SalaryComputer {
    private List<SalaryComputer> list = new ArrayList<SalaryComputer>();

    public void add(SalaryComputer salaryComputer){
        list.add(salaryComputer);
    }

    public void remove(SalaryComputer salaryComputer){
        list.remove(salaryComputer);
    }   
    @Override
    public double computer(double m, double n) {
        double count = 0;
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            SalaryComputer salaryComputer = (SalaryComputer)list.get(i);
            count+= salaryComputer.computer(m, n);
        }
        System.out.println("m=" + m + ",n="+ n +" 计算后的结果为"+count);
        return count;
    }
}

客户端代码:
Client.java

package com.devin.composite; 
/** 
 * @author  作者:ldw E-mail: csu.ldw@csu.edu.cn 
 * @version 创建时间：2015年4月25日 上午9:23:46 
 * 类说明 
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Composite salaryComputer = new Composite();
        salaryComputer.add(new Division());
        salaryComputer.computer(2000, 5);
    }
}

5. 测试结果

m=1000.0,n=5.0 计算后的结果为200.0

6. 组合模式和其他相关模式

（1）装饰模式（Decorator模式）经常与Composite模式一起使用。当装饰和组合一起使用时，它们通常有一个公共的父类。因此装饰必须支持具有 Add、Remove和GetChild 操作的Component接口。
（2）享元模式(Flyweight)模式让你共享组件，但不再能引用他们的父部件。
（3）迭代器模式(Itertor)可用来遍历Composite。
（4）观察者模式(Visitor)将本来应该分布在Composite和L e a f类中的操作和行为局部化。

7. 总结

  • 组合模式解耦了客户程序与复杂元素内部结构，从而使客户程序可以向处理简单元素一样来处理复杂元素。
  • 如果你想要创建层次结构，并可以在其中以相同的方式对待所有元素，那么组合模式就是最理想的选择.

实际中的应用

JUnit单元测试框架等。

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