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一、生活场景

1、文件系统

下图是常见的计算机文件系统的一部分。

文件系统是一个树结构，树上长有节点。树的节点有两种:

树枝节点

即文件夹，有内部树结构，在图中涂有颜色；

树叶节点

另一种是文件，即树叶节点，没有内部树结构。

2、打印文件树结构

public class C01_InScene {public static void main(String[] args) {File file = new File("F:\\tree") ;fileTree(file, 0);}private static void fileTree(File file, int floor) {// 判断是否存在if (file.exists()) {if (floor > 0) {// 循环打空格for (int i = 0; i < floor; i++) {System.out.print(" ");}}if (file.isDirectory()) {System.out.println("+" + file.getName());// 列出所有文件及文件夹File[] files = file.listFiles();if (null != files) {// 循环递归for (File dirFile : files) {fileTree(dirFile, floor + 1);}}} else {System.out.println("-" + file.getName());}}}
}

执行效果：+代表文件夹，-代表文件。

+tree+dir1+dir2-dir2Leaf.txt-leaf1.txt-leaf2.txt-OneLeaf.txt-TwoLeaf.txt

3、组合模式描述

组合模式属于对象的结构模式，有时又叫做“部分——整体”模式。组合模式将对象组织到树结构中，可以用来描述整体与部分的关系。组合模式可以使客户端将单纯元素与复合元素同等看待。

二、组合模式-安全式

1、基础概念

安全式的组合模式要求管理聚集的方法只出现在树枝构件类中，而不出现在树叶构件类中。涉及到三个角色：

抽象构件(Component)角色

它给组合的对象定义出公共的接口及其默认行为，可以用来管理所有的子对象。组合对象通常把它所包含的子对象当做类型为Component的对象。在安全式的组合模式里，构件角色并不定义出管理子对象的方法，这一定义由树枝构件对象给出。

树叶构件(Leaf)角色

树叶对象是没有下级子对象的对象，定义出参加组合的原始对象的行为。

树枝构件(Composite)角色

代表参加组合的有下级子对象的对象。树枝构件类给出所有的管理子对象的方法，如add()、remove()以及getChild()。

2、模式图解

3、源代码实现

public class C02_Security_Model {public static void main(String[] args) {Composite root = new Composite("服装");Composite composite1 = new Composite("男装");Leaf manCoat = new Leaf("上衣");Leaf manBottom = new Leaf("下衣");composite1.addChild(manCoat);composite1.addChild(manBottom);Composite composite2 = new Composite("女装");Leaf leaf1 = new Leaf("鞋子");Leaf leaf2 = new Leaf("帽子");root.addChild(leaf1);root.addChild(leaf2);root.addChild(composite1);root.addChild(composite2);root.printStruct("");}
}
// 抽象构件角色类
interface Component {/** 输出组件自身的名称*/void printStruct(String preStr);
}
// 树枝构件角色类
class Composite implements Component{// 用来存储组合对象中包含的子组件对象private List<Component> childComponents = new ArrayList<Component>();// 输出对象的名称private String name;// 构造方法，传入组合对象的名字public Composite (String name){this.name = name;}/*** 聚集管理方法，增加一个子构件对象* @param child 子构件对象*/public void addChild(Component child){childComponents.add(child);}/*** 聚集管理方法，删除一个子构件对象* @param index 子构件对象的下标*/public void removeChild(int index){childComponents.remove(index);}/*** 聚集管理方法，返回所有子构件对象*/public List getChild(){return childComponents ;}/*** 输出对象的自身结构* @param preStr 前缀，主要是按照层级拼接空格，实现向后缩进*/@Overridepublic void printStruct(String preStr) {//先输出自己System.out.println(preStr+"+"+this.name);//如果还包含有子组件，那么就输出这些子组件对象if (this.childComponents != null){//添加两个空格，表示向后缩进两个空格preStr = preStr+"  ";//输出当前的子对象:使用函数递归的原理for (Component c : childComponents) {c.printStruct(preStr);}}}
}
class Leaf implements Component{// 输出叶子对象的名称private String name;// 构造方法，传入叶子对象的名称public Leaf (String name){this.name = name ;}/*** 输出叶子对象的结构，叶子对象没有子对象，也就是输出叶子对象的名字* @param preStr 前缀，主要是按照层级拼接的空格，实现向后缩进*/@Overridepublic void printStruct(String preStr) {System.out.println(preStr+"-"+name);}
}

输出结果

+服装-鞋子-帽子+男装-上衣-下衣+女装

三、组合模式-透明式

1、概念图解

与安全式的组合模式不同的是，透明式的组合模式要求所有的具体构件类，不论树枝构件还是树叶构件，均符合一个固定接口。

2、源代码实现

public class C03_Transparent_Model {public static void main(String[] args) {Component1 root = new Composite1("服装");Component1 c1 = new Composite1("男装");Component1 c2 = new Composite1("女装");Component1 leaf1 = new Leaf1("衬衫");Component1 leaf2 = new Leaf1("夹克");Component1 leaf3 = new Leaf1("裙子");Component1 leaf4 = new Leaf1("套装");root.addChild(c1);root.addChild(c2);c1.addChild(leaf1);c1.addChild(leaf2);c2.addChild(leaf3);c2.addChild(leaf4);root.printStruct("");}
}
abstract class Component1 {/*** 输出组件自身的名称*/public abstract void printStruct(String preStr);// 聚集管理方法，增加一个子构件对象public void addChild(Component1 child){/*** 缺省实现，抛出异常，因为叶子对象没有此功能* 或者子组件没有实现这个功能*/throw new UnsupportedOperationException("对象不支持此功能");}// 聚集管理方法，删除一个子构件对象public void removeChild(int index){/*** 缺省实现，抛出异常，因为叶子对象没有此功能* 或者子组件没有实现这个功能*/throw new UnsupportedOperationException("对象不支持此功能");}// 聚集管理方法，返回所有子构件对象public List<Component1> getChild(){/*** 缺省实现，抛出异常，因为叶子对象没有此功能* 或者子组件没有实现这个功能*/throw new UnsupportedOperationException("对象不支持此功能");}
}
class Composite1 extends Component1 {// 用来存储组合对象中包含的子组件对象private List<Component1> childComponents = new ArrayList<Component1>();// 输出对象名称private String name ;public Composite1 (String name){this.name = name;}/*** 聚集管理方法，增加一个子构件对象* @param child 子构件对象*/public void addChild(Component1 child){childComponents.add(child);}/*** 聚集管理方法，删除一个子构件对象* @param index 子构件对象的下标*/public void removeChild(int index){childComponents.remove(index);}// 聚集管理方法，返回所有子构件对象public List<Component1> getChild(){return childComponents ;}/*** 输出对象的自身结构* @param preStr 前缀，主要是按照层级拼接空格，实现向后缩进*/@Overridepublic void printStruct(String preStr) {// 首先输出自己名称System.out.println(preStr+"+"+this.name);// 如果还包含有子组件，那么就输出这些子组件对象preStr = preStr + "  ";if (this.childComponents != null) {// 添加两个空格,表示向后缩进for (Component1 c : childComponents) {递归输出每个子对象c.printStruct(preStr);}}}
}
class Leaf1 extends Component1 {private String name;public Leaf1 (String name){this.name = name;}/*** 输出叶子对象的结构，叶子对象没有子对象，也就是输出叶子对象的名字* @param preStr 前缀，主要是按照层级拼接的空格，实现向后缩进*/@Overridepublic void printStruct(String preStr) {System.out.println(preStr+"-"+name);}
}

四、JDK中应用

1、HashMap结构图

2、分层结构

interface Map
class AbstractMap implements Map
HashMap extends AbstractMap implements Map
interface Map.Entry
Node implements Map.Entry

3、源代码

存储叶子节点

public V put(K var1, V var2) {return this.putVal(hash(var1), var1, var2, false, true);
}
final V putVal(int var1, K var2, V var3, boolean var4, boolean var5) {HashMap.Node[] var6 = this.table;.......
}

存储树枝节点

public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> var1) {this.putMapEntries(var1, true);
}

五、源代码地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent

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二、组合模式-安全式

1、基础概念

2、模式图解

3、源代码实现

三、组合模式-透明式

1、概念图解

2、源代码实现

四、JDK中应用

1、HashMap结构图

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