设计模式之复合模式

DesignPattern之复合模式

1. Definition

组合模式允许将对象组合成树形结构来表现“整体 / 部分”层次结构，能让客户以==一致==的方式处理个别对象及对象组合（一视同仁）

2. 分析（Head First Design Pattern p358）

根据 Head First Design Pattern 第358页的uml图来分析：

• 类图当中有三个类，一个是Component（节点的统一接口），它的目的是为了统一节点的操作。

• 接下来的两个实现类，一个则是非叶子节点（Composite），它可以有子节点，子节点可以是Leaf，也可以是Composite。

• 另外一个则是叶子节点（Leaf），它不能含有子节点。

• 客户操作的Component，也就是说，无论是Leaf还是Composite，在客户看来其实都是Component。那如何让客户将Composite和Leaf一视同仁呢？很简单，只要让Component中同时包含Leaf和Composite的方法就可以了。

• 那现在问题又来了，有些方法是Leaf或者Composite独有的，但是Leaf或者Composite都实现了Component接口，必须实现全部方法，然而让Leaf实现Composite独有的方法并没有什么意义。如何解决这个问题呢？——> 解决的方案有好多种，说一种书上给出的方案：让这些方法抛出UnsupportedOperationException就可以了。

3. 例子

就拿电脑的文件系统来举例子：文件夹是一个文件，单个的文件，比如“.avi”, ”.txt”也是文件，所以可以让它们都实现一个MyFile接口。它们之间的共性有好多，比如都可以进行删除操作。但是删除文件跟删除文件夹是有区别的：

• 删除文件：只需要删除当前文件就可以了
• 删除文件夹：必须要删除这个文件夹里面的所有文件和文件夹

那么组合模式的一致性（客户能一视同仁的地方）就体现在： 客户不需要知道当前操作的是单个文件还是文件夹，客户只知道要进行删除文件（这里的文件指的是接口MyFile）操作就可以了

• 接口 MyFile

~~~java

package composite;public interface MyFile {    public void delete();    public String getName();    public void createNewFile(String name);    // Only for folder    public void deleteFile(String name);    // only for folder    public MyFile getMyFile(int index);    public void show();}

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• 文件夹 Folder：

Folder中有一个集合，用来保存文件夹里面的单个文件及子文件夹

~~~java

package composite;import java.util.ArrayList;import java.util.Iterator;import java.util.List;public class Folder implements MyFile {    private String name;    private MyFile folder;    private List<MyFile> files;    public Folder(String name) {        this(name, null);    }    public Folder(String name, MyFile folder) {        this.name = name;        this.folder = folder;        this.files = new ArrayList<MyFile>();    }    @Override    public void delete() {        System.out.println("delete subfiles...\n");        for (Iterator<MyFile> i = this.files.iterator(); i.hasNext();) {            i.next();            i.remove();        }        System.out.println("finished deleting subfiles!\n");        System.out.println("---Deleted [" + this.name + "]---\n");    }    @Override    public String getName() {        return this.name;    }    @Override    public void createNewFile(String name) {        if (name.contains(".")) {            files.add(new File(name, this));        } else {            files.add(new Folder(name, this));        }    }    @Override    public void deleteFile(String name) {        for (MyFile file : this.files) {            if (file.getName().equals(name)) {                this.files.remove(file);                System.out.println("---Deleted [" + file.getName() + "]---\n");                break;            }        }    }    @Override    public MyFile getMyFile(int index) {        return this.files.get(index);    }    @Override    public void show() {        System.out.println("------" + this.name + "------");        for (MyFile file : this.files) {            file.show();        }    }}

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• 单个文件 File：

~~~java

package composite;public class File implements MyFile {    private String name;    private MyFile folder;    public File(String name, MyFile folder) {        this.name = name;        this.folder = folder;    }    @Override    public void delete() {        this.folder.deleteFile(this.name);    }    @Override    public String getName() {        return name;    }    @Override    public void createNewFile(String name) {        throw new UnsupportedOperationException();    }    @Override    public void deleteFile(String name) {        throw new UnsupportedOperationException();    }    @Override    public MyFile getMyFile(int index) {        throw new UnsupportedOperationException();    }    @Override    public void show() {        System.out.println("[" + this.name + "]");    }}

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• 测试类：

~~~java

~~~package composite;public class Demo {    public static void main(String[] args) {        //-----------root-------------------        MyFile root = new Folder("My Computer");        root.createNewFile("Disk C");        root.createNewFile("Disk D");        root.createNewFile("Disk E");        //---------Disk D--------------------        MyFile diskD = root.getMyFile(1);        diskD.createNewFile("Project");        diskD.createNewFile("Movies");        //--------project--------------------        MyFile project = diskD.getMyFile(0);        project.createNewFile("Test1.java");        project.createNewFile("Test2.java");        project.createNewFile("Test3.java");        //--------movies--------------------        MyFile movies = diskD.getMyFile(1);        movies.createNewFile("Matrix1.avi");        movies.createNewFile("Matrix2.avi");        // print all files        System.out.println("Before deletion:");        root.show();        // Now try to delete some files!        System.out.println();        project.delete();        movies.deleteFile("Matrix2.avi");        System.out.println("After deletion:");        root.show();    }}

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• 结果：

~~~java

Before deletion:------My Computer------------Disk C------------Disk D------------Project-------[Test1.java]-[Test2.java]-[Test3.java]------Movies-------[Matrix1.avi]-[Matrix2.avi]------Disk E------delete subfiles...finished deleting subfiles!---Deleted [Project]------Deleted [Matrix2.avi]---After deletion:------My Computer------------Disk C------------Disk D------------Project------------Movies-------[Matrix1.avi]------Disk E------

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4. 思考

组合模式以牺牲单一责任原则来换取透明性（transparency）。透明性指：通过让组件的接口同时包含有一些管理Composite和Leaf的操作，客户就可以将两者一视同仁。也就是说，一个元素究竟是Composite和Leaf，对客户来说是透明的。

当然也可以采用另一种方向的设计，将接口一分为二，将责任区分开来放在不同的接口中。这样一来，设计上比较安全，但也因此失去了透明性，因为客户必须用条件语句和instanceof来判断不同类型的节点。

组合模式是一个经典的折中案例：尽管我们受到设计原则的指导，但是也需要观察某些原则对我们设计造成的影响，并故意做一些看似违反原则的设计来换取设计的平衡。