【设计模式-3.7】结构型——组合模式

说明：本文介绍结构型设计模式之一的组合模式

定义

组合模式（Composite Pattern）又叫作整体-部分（Part-Whole）模式，它的宗旨是通过将单个对象（叶子节点）和组合对象（树枝节点）用相同的接口进行表示，使得客户对单个对象和组合对象的使用具有一致性，属于结构型设计模式。（引自《设计模式就该这样学》P263）

文件系统

以文件系统为例，如下，是服务器上某个文件夹的文件结构，该文件夹下既有文件夹，也有文件

如果我要构建这样一个文件夹-文件系统，代码应该是这样写的，如下：

（图片文件，ImageFile）

/*** 图片文件*/
public class ImageFile {/*** 图片名称*/private String name;public ImageFile(String name) {this.name = name;}/*** 展示*/public void show(int space) {for (int i = 0; i < space; i++) {System.out.print(" ");}System.out.println(name);}
}

（电影文件，MovieFile）

/*** 电影文件*/
public class MovieFile {/*** 电影名称*/private String name;public MovieFile(String name) {this.name = name;}/*** 展示*/public void show(int space) {for (int i = 0; i < space; i++) {System.out.print(" ");}System.out.println(name);}
}

（文件夹，Folder，定义多个文件集合，并开放对应的增加方法）

import java.util.ArrayList;/*** 文件夹*/
public class Folder {/*** 文件夹名称*/private String name;/*** 文件夹下的文件夹*/private ArrayList<Folder> folders = new ArrayList<>();/*** 文件夹下的图片文件*/private ArrayList<ImageFile> imageFiles = new ArrayList<>();/*** 文件夹下的视频文件*/private ArrayList<MovieFile> movieFiles = new ArrayList<>();public Folder(String name) {this.name = name;}/*** 添加文件夹*/public void addFolder(Folder folder) {folders.add(folder);}/*** 添加图片文件*/public void addImageFile(ImageFile imageFile) {imageFiles.add(imageFile);}/*** 添加电影文件*/public void addMoveFile(MovieFile movieFile) {movieFiles.add(movieFile);}/*** 展示*/public void show(int space) {// 打印文件夹space++;for (int i = 0; i < space; i++) {System.out.print(" ");}System.out.println(name);for (Folder folder : folders) {folder.show(space);}// 打印图片文件space++;for (ImageFile imageFile : imageFiles) {imageFile.show(space);}// 打印电影文件space++;for (MovieFile movieFile : movieFiles) {movieFile.show(space);}}
}

（客户端使用，Client）

public class Client {public static void main(String[] args) {// 顶级文件夹Folder folder = new Folder("folder");// 二级文件夹Folder images = new Folder("images");Folder movies = new Folder("movies");// 三级目录下的文件ImageFile boy = new ImageFile("boy.png");ImageFile girl = new ImageFile("girl.png");images.addImageFile(boy);images.addImageFile(girl);// 三级文件夹Folder director1 = new Folder("heizeming");Folder director2 = new Folder("xiaolinzhengshu");// 四级目录MovieFile movieFile1 = new MovieFile("luoshengmen.mp4");MovieFile movieFile2 = new MovieFile("qiwushi.mp4");director1.addMoveFile(movieFile1);director1.addMoveFile(movieFile2);MovieFile movieFile3 = new MovieFile("duomingjian.mp4");MovieFile movieFile4 = new MovieFile("qiefu.mp4");director2.addMoveFile(movieFile3);director2.addMoveFile(movieFile4);movies.addFolder(director1);movies.addFolder(director2);// 文件夹添加到顶级文件夹folder.addFolder(images);folder.addFolder(movies);folder.show(0);}
}

运行，hora！（看！），能实现目的

但这里存在问题，文件系统，简单来说只有文件夹和文件两个实体对象，代码中的图片文件、电影文件可以抽象为文件（File），这是整体与个体的场景。

组合模式

使用组合模式改进上述代码，如下：

（抽象节点类，Node）

/*** 抽象节点*/
public abstract class Node {/*** 节点名称*/protected String name;public Node(String name) {this.name = name;}/*** 添加节点*/protected abstract void add(Node node);/*** 展示*/protected void show(int space) {for (int i = 0; i < space; i++) {System.out.print(" ");}System.out.println(name);}/*** 重载方法，使用的时候就不用给参数了*/protected void show() {show(0);}
}

（文件夹，Folder）

import java.util.ArrayList;/*** 文件夹*/
public class Folder extends Node {/*** 文件夹下的子节点*/private ArrayList<Node> childrenNodes = new ArrayList<>();/*** 调用父类的构造方法*/public Folder(String name) {super(name);}@Overrideprotected void add(Node node) {childrenNodes.add(node);}@Overrideprotected void show(int space) {super.show(space);space++;for (Node node : childrenNodes) {node.show(space);}}
}

（文件，File）

/*** 文件*/
public class File extends Node {/*** 调用父类的构造方法*/public File(String name) {super(name);}@Overrideprotected void add(Node node) {System.out.println("不能添加子节点");}@Overrideprotected void show(int space) {super.show(space);}
}

（客户端使用，Client）

public class Client {public static void main(String[] args) {// 顶级文件夹Folder folder = new Folder("folder");// 二级文件夹Folder images = new Folder("images");Folder movies = new Folder("movies");// 三级目录下的文件File boy = new File("boy.png");File girl = new File("girl.png");images.add(boy);images.add(girl);// 三级文件夹Folder director1 = new Folder("heizeming");Folder director2 = new Folder("xiaolinzhengshu");// 四级目录File movieFile1 = new File("luoshengmen.mp4");File movieFile2 = new File("qiwushi.mp4");director1.add(movieFile1);director1.add(movieFile2);File movieFile3 = new File("duomingjian.mp4");File movieFile4 = new File("qiefu.mp4");director2.add(movieFile3);director2.add(movieFile4);movies.add(director1);movies.add(director2);// 文件夹添加到顶级文件夹folder.add(images);folder.add(movies);folder.show();}
}

执行如下，也实现了目的

这么看下来，文件系统场景使用组合模式实现是很不错的，代码少了很多，也削减了文件夹类中的职责（可以对比下Folder类前后的代码）

使用场景

在《设计模式就该这样学》（P229）这本书中，提到状态模式适用于以下场景：

（1）希望客户端可以忽略组合对象与单个对象的差异；

（2）对象层次具备整体和部分，呈树形结构；

除了文件系统、企业组织架构场景，我还没想到其他使用场景；

总结

本文介绍了结构型设计模式中的组合模式，参考《设计模式就该这样学》、《秒懂设计模式》、《设计模式的艺术》（第一版）这三本书，其中的例子来自《秒懂设计模式》。