设计模式 -- 组合模式（Composite Pattern）

news2024/9/30 13:36:22

1 问题引出

编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系。如图：

2 基本介绍

组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，它创建了对象组的树形结构，将对象组合成树状结构以表示“整体-部分”的层次关系。

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。

组合模式使得用户对单个对象和组合对象的访问具有一致性，即：组合能让客户以一致的方式处理个别对象以及组合对象

3 原理结构

3.1 图解

3.2 说明(组合模式的角色及职责)

Component :这是组合中对象声明接口，在适当情况下，实现所有类共有的接口默认行为,用于访问和管理Component 子部件, Component 可以是抽象类或者接口。

Leaf : 在组合中表示叶子节点，叶子节点没有子节点，继承或实现了抽象构件。

Composite :非叶子节点，用于存储子部件，在 Component 接口中实现子部件的相关操作，比如增加(add), 删除。

4 应用实例

4.1 类图

4.2 代码实现

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //  从大到小创建对象 学校
        OrganizationComponent university = new University("清华大学", " 中国顶级大学 ");

        //  创建 学院
        OrganizationComponent computerCollege = 
            new College("计算机学院", " 计算机学院 ");
        OrganizationComponent infoEngineercollege = 
            new College("信息工程学院", " 信息工程学院 ");

        //  创建各个学院下面的系(专业)
        computerCollege.add(new Department("软件工程", " 软件工程不错 "));
        computerCollege.add(new Department("网络工程", " 网络工程不错 "));
        computerCollege.add(new Department("计算机科学与技术", " 计算机科学与技术是老牌的专业 "));

        // 
        infoEngineercollege.add(new Department("通信工程", " 通信工程不好学 "));
        infoEngineercollege.add(new Department("信息工程", " 信息工程好学 "));

        //  将学院加入到 学校
        university.add(computerCollege);
        //  university.add(infoEngineercollege);

        //  university.print(); 
        infoEngineercollege.print();
    }

}


public abstract class OrganizationComponent {

    private String name; //  名字
    private String des; //  说明

    protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {
        //  默认实现
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
        //  默认实现
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    //  构造器
    public OrganizationComponent(String name, String des) {
        super();
        this.name = name;
        this.des = des;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getDes() {

        return des;
    }

    public void setDes(String des) {
        this.des = des;
    }

    //  方法 print, 做成抽象的, 子类都需要实现
    protected abstract void print();

}


public class College extends OrganizationComponent {

    //  List 中 存放的 Department
    List<OrganizationComponent> organizationComponents = new ArrayList<OrganizationComponent>();

    //  构造器
    public College(String name, String des) {
        super(name, des);
    }

    //  重写 add 
    @Override
    protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {

        //  将来实际业务中，Colleage 的 add 和 University add 不一定完全一样
        organizationComponents.add(organizationComponent);
    }

    //  重写 remove @Override
    protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
        //  organizationComponents.remove(organizationComponent);
    }

    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }

    @Override
    public String getDes() {
         return super.getDes();
    }

    //  print 方法，就是输出 University 包含的学院
    @Override
    protected void print() {
        System.out.println("--------------" + getName() + "	");
        //  遍历 organizationComponents
        for (OrganizationComponent organizationComponent : organizationComponents) {
            organizationComponent.print();
        }
    }

}


public class Department extends OrganizationComponent {

    //  没有集合

    public Department(String name, String des) {
        super(name, des);
    }

    //  add , remove 就不用写了，因为他是叶子节点

    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }

    @Override
    public String getDes() {
        return super.getDes();
    }

    @Override
    protected void print() {
        System.out.println(getName());
    }
}


// University 就是 Composite , 可以管理 College
public class University extends OrganizationComponent {

    List<OrganizationComponent> organizationComponents = 
        new ArrayList<OrganizationComponent>();

    //  构造器
    public University(String name, String des) {
        super(name, des);
    }

    //  重写 add 
    @Override
    protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {
        organizationComponents.add(organizationComponent);
    }

    //  重写 remove
    @Override
    protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
        organizationComponents.remove(organizationComponent);
    }

    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }

    @Override
    public String getDes() {

        return super.getDes();
    }

    //  print 方法，就是输出 University 包含的学院
    @Override
    protected void print() {
        System.out.println("--------------" + getName() + "	");
        //  遍历 organizationComponents
        for (OrganizationComponent organizationComponent : organizationComponents) {
            organizationComponent.print();
        }
    }

}

5 优缺点

5.1 优点

简化客户端代码：客户端可以统一处理所有类型的节点，无须关心处理的是单个对象还是组合对象。
高扩展性：当我们要更改组合对象时，我们只需要调整内部的层次关系，客户端不用做出任何改动，满足开闭原则。
结构清晰：树形结构清晰反映了部分与整体的关系，易于理解和维护。如果需要遍历组织机构，或者处理的对象具有树形结构时, 非常适合使用组合模式。