程序员必知的23种设计模式之组合模式

1. 模式引出：学校院系展示需求

编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系。如图：

1.1 传统方案

按照大学、学院、部门的大小、归属关系，建立继承

1.2 传统方案问题分析

1. 将学院看做是学校的子类，系是学院的子类，这样实际上是站在组织大小来进行分层次的

2. 实际上我们的要求是 ：在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系， 因此这种方案，不能很好实现的管理的操作，比如对学院、系的添加，删除，遍历等

3. 解决方案：把学校、院、系都看做是组织结构，他们之间没有继承的关系，而是一个树形结构，可以更好的实现管理操作。 => 组合模式

2. 组合模式基本介绍

1. 组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，它创建了对象组的树形结构，将对象组合成树状结构以表示“整体-部分”的层次关系。
2. 组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。
3. 这种类型的设计模式属于结构型模式。
4. 组合模式使得用户对单个对象和组合对象的访问具有一致性，即：组合能让客户以一致的方式处理个别对象以及组合对象

UML原理

2.1 方案修改

OrganizationComponet.java

public abstract class OrganizationComponet {
	private String name;
	private String des;

	protected void add(OrganizationComponet organizationComponet) {
		throw new UnsupportedOperationException();
	}

	protected void remove(OrganizationComponet organizationComponet) {
		throw new UnsupportedOperationException();
	}
	
	protected abstract void print(); 

	public OrganizationComponet(String name, String des) {
		super();
		this.name = name;
		this.des = des;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public String getDes() {
		return des;
	}

	public void setDes(String des) {
		this.des = des;
	}

}

University.java

public class University extends OrganizationComponet{
	
	private ArrayList<OrganizationComponet> OrganizationComponets = new ArrayList<>();

	public University(String name, String des) {
		super(name, des);
		// TODO Auto-generated constructor stub
	}
	
	@Override
	protected void add(OrganizationComponet organizationComponet) {
		OrganizationComponets.add(organizationComponet);
	}
	
	@Override
	protected void remove(OrganizationComponet organizationComponet) {
		OrganizationComponets.remove(organizationComponet);
	}

	@Override
	protected void print() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println(getName());
		for(OrganizationComponet o :OrganizationComponets) {
			o.print();
		}
		
	}

}

College.java

public class College extends OrganizationComponet {

	private ArrayList<OrganizationComponet> OrganizationComponets = new ArrayList<>();

	@Override
	protected void add(OrganizationComponet organizationComponet) {
		OrganizationComponets.add(organizationComponet);
	}

	@Override
	protected void remove(OrganizationComponet organizationComponet) {
		OrganizationComponets.remove(organizationComponet);
	}

	public College(String name, String des) {
		super(name, des);
	}

	@Override
	protected void print() {
		System.out.println(getName());
		for (OrganizationComponet o : OrganizationComponets) {
			o.print();
		}

	}

}

Department.java

public class Department extends OrganizationComponet{
	


	public Department(String name, String des) {
		super(name, des);
	}

	@Override
	protected void print() {
		System.out.println(getName());

	}

}

测试Main.java

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		OrganizationComponet university = new University("University", "good");
		OrganizationComponet college = new College("计算机学院", "best");
		OrganizationComponet college2 = new College("信息工程学院", "bad");
		
		college.add(new Department("专业1", "good"));
		college.add(new Department("专业2", "good"));
		
		college2.add(new Department("专业3", "good"));
		college2.add(new Department("专业4", "bad"));
		
		university.add(college);
		university.add(college2);
		
		university.print();
		
	}
}

输出结果

3. 组合模式解决的问题

1. 当我们的要处理的对象可以生成一颗树形结构，而我们要对树上的节点和叶子进行操作时，它能够提供一致的方式，而不用考虑它是节点还是叶子

2. 对应的示意图

4. 组合模式的注意事项和细节

1. 简化客户端操作。客户端只需要面对一致的对象而不用考虑整体部分或者节点叶子的问题。

2. 具有较强的扩展性。当我们要更改组合对象时，我们只需要调整内部的层次关系，客户端不用做出任何改动.

3. 方便创建出复杂的层次结构。客户端不用理会组合里面的组成细节，容易添加节点或者叶子从而创建出复杂的树形结构

4. 需要遍历组织机构，或者处理的对象具有树形结构时, 非常适合使用组合模式.

5. 要求较高的抽象性，如果节点和叶子有很多差异性的话，比如很多方法和属性都不一样，不适合使用组合模式。