组合设计模式
模式动机
对于树形结构,当容器对象(如文件夹)的某一个方法被调用时,将遍历整个树形结构,寻找也包含这个方法的成员对象(可以是容器对象,也可以是叶子对象,如子文件夹和文件)并调用执行。(递归调用)
由于容器对象和叶子对象在功能上的区别,在使用这些对象的客户端代码中必须有区别地对待容器对象和叶子对象,而实际上大多数情况下客户端希望一致地处理它们,因为对于这些对象的区别对待将会使得程序非常复杂。
组合模式描述了如何将容器对象和叶子对象进行递归组合,使得用户在使用时无须对它们进行区分,可以一致地对待容器对象和叶子对象,这就是组合模式的模式动机。
模式定义
组合模式(Composite Pattern):组合多个对象形成树形结构以表示"整体-部分"的结构层次。组合模式对单个对象(即叶子对象)和组合对象(即容器对象)的使用具有一致性。
组合模式又可以称为"整体-部分"(Part-Whole)模式,属于对象的结构模式,它将对象组织到树结构中,可以用来描述整体与部分的关系。
模式结构
组合模式包含如下角色:
Component: 抽象构件
Leaf: 叶子构件
Composite: 容器构件
Client: 客户类
组合模式实例与解析
实例一:水果盘
在水果盘(Plate)中有一些水果,如苹果(Apple)、香蕉(Banana)、梨子(Pear),当然大水果盘中还可以有小水果盘,现需要对盘中的水果进行遍历(吃),当然如果对一个水果盘执行"吃"方法,实际上就是吃其中的水果。使用组合模式模拟该场景。
java
public abstract class MyElement
{
public abstract void eat();
}
public class Apple extends MyElement
{
public void eat()
{
System.out.println("eat Apple");
}
}
public class Banana extends MyElement
{
public void eat()
{
System.out.println("eat Banana");
}
}
public class Pear extends MyElement
{
public void eat()
{
System.out.println("eat Pear");
}
}
import java.util.*;
public class Plate extends MyElement
{
private ArrayList list=new ArrayList();
public void add(MyElement element)
{
list.add(element);
}
public void delete(MyElement element)
{
list.remove(element);
}
public void eat()
{
for(Object object:list)
{
((MyElement)object).eat();
}
}
}
public class Client
{
public static void main(String a[])
{
MyElement obj1,obj2,obj3,obj4,obj5;
Plate plate1,plate2,plate3;
obj1=new Apple();
obj2=new Pear();
plate1=new Plate();
plate1.add(obj1);
plate1.add(obj2);
obj3=new Banana();
obj4=new Banana();
plate2=new Plate();
plate2.add(obj3);
plate2.add(obj4);
obj5=new Apple();
plate3=new Plate();
plate3.add(plate1);
plate3.add(plate2);
plate3.add(obj5);
plate1.eat();
plate2.eat();
plate3.eat();
}
}
实例二:文件浏览
文件有不同类型,不同类型的文件其浏览方式有所区别,如文本文件和图片文件的浏览方式就不相同。对文件夹的浏览实际上就是对其中所包含文件的浏览,而客户端可以一致地对文件和文件夹进行操作,无须关心它们的区别。使用组合模式来模拟文件的浏览操作。
更复杂的组合
总结
组合模式用于组合多个对象形成树形结构以表示"整体-部分"的结构层次。组合模式对单个对象(即叶子对象)和组合对象(即容器对象)的使用具有一致性。组合模式又可以称为"整体-部分"模式,属于对象的结构模式,它将对象组织到树结构中,可以用来描述整体与部分的关系。
组合模式包含三个角色:抽象构件为叶子构件和容器构件对象声明接口,在该角色中可以包含所有子类共有行为的声明和实现;叶子构件在组合结构中表示叶子节点对象,叶子节点没有子节点;容器构件在组合结构中表示容器节点对象,容器节点包含子节点,其子节点可以是叶子节点,也可以是容器节点,它提供一个集合用于存储子节点,实现了在抽象构件中定义的行为。
组合模式的关键是定义了一个抽象构件类,它既可以代表叶子,又可以代表容器,而客户端针对该抽象构件类进行编程,无须知道它到底表示的是叶子还是容器,可以对其进行统一处理。
组合模式的主要优点在于可以方便地对层次结构进行控制,客户端调用简单,客户端可以一致的使用组合结构或其中单个对象,用户就不必关心自己处理的是单个对象还是整个组合结构,简化了客户端代码;其缺点在于使设计变得更加抽象,且增加新构件时可能会产生一些问题,而且很难对容器中的构件类型进行限制。
组合模式适用情况包括:需要表示一个对象整体或部分层次;让客户能够忽略不同对象层次的变化,客户端可以针对抽象构件编程,无须关心对象层次结构的细节;对象的结构是动态的并且复杂程度不一样,但客户需要一致地处理它们。
组合模式根据抽象构件类的定义形式,又可以分为透明组合模式和安全组合模式。