设计模式-组合模式（Composite Pattern）

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前置技能：认识数据结构中的树形结构。

 

组合模式简介

组合模式是将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，每一个节点可以是叶子节点也可以使包含一堆子节点的中间节点，而且所有的节点都有同样的接口，用户在使用的时候无需区分节点类型，也就是可以将整个结构的任意部分当成“整体”来处理，这就是组合模式带来的方便。

 

组合模式的定义和基本结构

定义：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，并且为不同类型的节点提供完全相同的接口，让用户可以将整个结构的任意部分当成“整体”来处理。

 

一张来自《Head First》的结构图

 

Client：用户类，通过Component操作组合模式中的节点。

Component：组合模式中树状结构的每一个节点都要实现的接口，提供基本操作。

Leaf：树状结构中的叶子节点。

Composite：树状结构中的非叶子结点。

 

注意：我们可以看到，Component接口中有很多方法只适合于Composite而不适合Leaf，所以在Leaf中我们需要做好相应的处理工作，来让使用者感受不到差异的同时又不产生运行错误或者逻辑错误，如leaf没有孩子，我们可以让getChild方法直接抛出异常，或者返回null，一切都要结合实际使用背景来设计合适的处理逻辑。

 

一个简单的实例（java）

我们就实现一个纯的结构吧，每一个节点都包含一个字符串，Composite节点包含子节点，每个节点都可以打印自己的字符串，也可以一并打印自己所有子节点的字符串。

首先我们要定义一个Component。

public abstract class Component{
    private String s;
    public Component(String s){
        this.s=s;
    }
    public String getString() {
        return s;
    }
    public void print() {
        System.out.println(getString());
    }
    public abstract void printAll();
    public abstract void remove(Component s);
    public void add(Component s) {
        new UnsupportedOperationException();
    }
    public Component getChild(int i) {
        new UnsupportedOperationException();
        return null;
    }
}

 

然后我们实现MyComposite类，这里储存子节点借用了ArrayList。

import java.util.ArrayList;
public class MyComposite extends Component {
    private ArrayList<Component> list;
    public MyComposite(String s) {
        super(s);
        list=new ArrayList<Component>();
    }
    @Override
    public void printAll() {
        System.out.println(getString()+"---------------"+"start");
        for(Component c:list)
            c.printAll();
        System.out.println(getString()+"---------------"+"end");
    }
    @Override
    public void add(Component s) {
        list.add(s);
    }
    @Override
    public void remove(Component s) {
        if(!list.remove(s)){
            for(Component c:list)
                c.remove(s);
        }
    }
    @Override
    public Component getChild(int i) {
        if(i<list.size())
            return list.get(i);
        new IndexOutOfBoundsException();
        return null;
    }
}

 

然后实现MyLeaf，这个相对简单。

public class MyLeaf extends Component {
    public MyLeaf(String s) {
        super(s);
    }
    public void printAll() {
        print();
    }
    @Override
    public void remove(Component s) {
    }
}

 

然后是测试类。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Component root=new MyComposite("1-root");
        root.add(new MyLeaf("2-1-Leaf"));
        root.add(new MyComposite("2-2-Composite"));
        Component r=new MyComposite("3-1-composite");
        root.getChild(1).add(r);
        root.getChild(1).add(new MyLeaf("3-2-leaf"));
        root.getChild(1).add(new MyLeaf("3-3-leaf"));
        
        root.getChild(1).getChild(0).add(new MyLeaf("4-1-leaf"));
        Component r2=new MyLeaf("4-2-leaf");
        root.getChild(1).getChild(0).add(r2);
        root.getChild(1).getChild(0).add(new MyLeaf("4-3-leaf"));
        root.getChild(1).getChild(0).add(new MyLeaf("4-4-leaf"));
        root.printAll();
        System.out.print("**************************************");
        root.print();
        root.remove(r2);
        root.printAll();
        System.out.print("**************************************");
        root.print();
        root.remove(r);
        root.printAll();
        System.out.print("**************************************");
        root.print();
    }
}

 

输出如下：

 

小结：这个模式理解起来并不困难，重点在于了解树形结构，然后掌握递归调用的写法，剩下的就相当简单了。

 

组合模式到此结束，♪(^∇^*)

 

参考资料：《Head First 设计模式》。