Java 设计模式之组合模式

一、了解组合模式

1.1 什么是组合模式

组合模式允许你将对象组合成树形结构来表现“整体/部分”层次机构。组合能够使客户以一致的方式处理个别对象以及组合对象。

组合模式让我们能够用树形方式创建对象的结构，树里面包含了组合以及个别的对象。

使用组合结构，我们能够把相同的操作应用在组合和个别对象上。换句话说，在大多数情况下，我们可以忽略对象组合和个别对象之间的差别。

1.2 组合模式组成结构

Component ：是组合中的对象声明接口，在适当的情况下，实现所有类共有接口的默认行为。声明一个接口用于访问和管理 Component 子部件。
Leaf ：在组合中表示叶子结点对象，叶子结点没有子结点。
Composite ：定义有枝节点行为，用来存储子部件，在 Component 接口中实现与子部件有关操作，如增加 (add) 和删除 (remove) 等。

1.3 组合模式 UML 图解

组合包含组件。组件有两种：组合和叶节点元素。组合持有一群孩子，这些孩子可以分别是别的组合或者叶节点元素。当你使用这种方式组织数据的时候，最终会得到树形结构 (由上而下的树形结构)，根部是一个组合，而组合的分支逐渐向下延伸，直到叶节点为止。

1.4 组合模式应用场景

想表示对象的部分-整体层次结构（树形结构）。
希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

二、组合模式具体应用

2.1 问题描述

打印菜单：通过代码实现打印早、中、晚餐的菜单，列出所有的菜品，并且在晚餐菜单中包含甜品菜单。

2.2 问题树形结构分析图

2.3 使用组合模式设计相关类图

2.4 代码实现

MenuComponent 抽象类

package com.jas.component;/*** @author Jas* @create 2018-01-30 10:23**/
public abstract class MenuComponent {public void add(MenuComponent menuComponent){throw new UnsupportedOperationException();}public void remove(MenuComponent menuComponent){throw new UnsupportedOperationException();}public MenuComponent getChild(int i){throw new UnsupportedOperationException();}public String getName(){throw new UnsupportedOperationException();}public double getPrice(){throw new UnsupportedOperationException();}public void print(){throw new UnsupportedOperationException();}}

组件 MenuItem 类

package com.jas.component;/*** 菜单项类实现，用来封装菜品信息* * getName() 方法返回菜品名字* getPrice() 方法返回菜品价格* print() 输出该菜品的详细信息* * @author Jas* @create 2018-01-30 10:26**/
public class MenuItem extends MenuComponent{String name;double price;public MenuItem(String name, double price){this.name = name;this.price = price;}@Overridepublic String getName() {return name;}@Overridepublic double getPrice() {return price;}@Overridepublic void print() {System.out.print(" " + getName());System.out.println(" " + getPrice());}
}

组件 Menu 类

package com.jas.component;import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;/*** 菜单类，* * getName() 方法返回具体菜单名* add(MenuComponent menuComponent) 方法表示添加菜单* remove(MenuComponent menuComponent) 删除一个菜单* getChild(int i) 返回一个指定的菜单* print() 用于输出菜单名和具体菜单菜品信息，也是所有代码中最难理解的一部分* * @author Jas* @create 2018-01-30 10:30**/
public class Menu extends MenuComponent {/** menuComponents 用来保存早中晚的菜单项。 */List<MenuComponent> menuComponents = new ArrayList<>();/** name 表示菜单名 (早中晚甜品)*/String name;public Menu(String name){this.name = name;}@Overridepublic void add(MenuComponent menuComponent) {menuComponents.add(menuComponent);}@Overridepublic void remove(MenuComponent menuComponent) {menuComponents.remove(menuComponent);}@Overridepublic MenuComponent getChild(int i) {return menuComponents.get(i);}@Overridepublic String getName() {return name;}/*** 既可以输出菜单名，也可以输出菜单中的菜品名*/@Overridepublic void print() {System.out.println("\n" + getName());System.out.println("====================");Iterator<MenuComponent> iterator = menuComponents.iterator();while (iterator.hasNext()){MenuComponent menuComponent = iterator.next();menuComponent.print();}}
}

Waitress 类

package com.jas.component;/*** 招待员类* * @author Jas* @create 2018-01-30 10:39**/
public class Waitress {MenuComponent allMenus;public Waitress(MenuComponent allMenus){this.allMenus = allMenus;}public void print(){allMenus.print();}
}

测试类

package com.jas.component;/***测试类* * @author Jas* @create 2018-01-30 10:40**/
public class MenuTestDrive {public static void main(String[] args) {MenuComponent breakfastMenu = new Menu("早餐菜单");MenuComponent lunchMenu = new Menu("午餐菜单");MenuComponent dinnerMenu = new Menu("晚餐菜单");MenuComponent dessertMenu = new Menu("甜品菜单");/** 顶层菜单*/MenuComponent allMenus = new Menu("ALL MENUS LIST");breakfastMenu.add(new MenuItem("包子", 1.0));breakfastMenu.add(new MenuItem("豆浆",2.0));lunchMenu.add(new MenuItem("西红柿盖浇饭", 10.0));lunchMenu.add(new MenuItem("西红柿鸡蛋面",10.0));dinnerMenu.add(new MenuItem("热狗", 15.0));dessertMenu.add(new MenuItem("苹果派", 5.0));allMenus.add(breakfastMenu);allMenus.add(lunchMenu);allMenus.add(dinnerMenu);/** 将甜品菜单添加在晚餐菜单中*/dinnerMenu.add(dessertMenu);Waitress waitress = new Waitress(allMenus);waitress.print();}
}/*** 输出* ALL MENUS LIST* ====================** 早餐菜单* ====================* 包子 1.0* 豆浆 2.0** 午餐菜单* ====================* 西红柿盖浇饭 10.0* 西红柿鸡蛋面 10.0** 晚餐菜单* ====================*  热狗 15.0**  甜品菜单* ====================*  苹果派 5.0* */

三、组合模式总结

3.1 组合模式优缺点

优点

高层模块调用简单。
节点可自由增加。

缺点

在使用组合模式时，其叶子和树枝的声明都是实现类，而不是接口，违反了面对抽象编程和依赖倒置原则。

3.2 组合模式知识点总结

组合模式提供一个结构，可同时包容个别对象和组合对象。
组合模式允许客户对个别对象以及组合对象一视同仁。
组合结构内的任意对象称为组件，组件可以是组合，也可以是叶节点。
在使用组合模式时，要多加考虑方式，有的时候可以与迭代器模式配合使用。

PS:点击了解更多设计模式 http://blog.csdn.net/codejas/article/details/79236013

参考文献

《Head First 设计模式》