Java 设计模式（十一）：组合模式

冷不防 2021-09-21 02:14 343阅读 0赞

## 组合模式 ##

GitHub 地址：[https://github.com/yifanzheng/java-design-patterns][https_github.com_yifanzheng_java-design-patterns]

组合模式(Composite Design Pattern)，将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户可以统一单个对象和组合对象的处理逻辑。

组合模式跟面向对象设计中的“组合关系（通过组合来组装两个类）”，完全是两码事。这里讲的“组合模式”，主要是用来处理树形结构数据。这里的“数据”，你可以简单理解为一组对象集合。

正因为其应用场景的特殊性，数据必须能表示成树形结构，这也导致了这种模式在实际的项目开发中并不那么常用。但是，一旦数据满足树形结构，应用这种模式就能发挥很大的作用，能让代码变得非常简洁。

### 组合模式解析 ###

接下来，对于组合模式，我们举个例子来解释一下。

假设有这样一个例子：设计一个类来表示一个学校院系结构，一个学校有多个学院，一个学院有多个专业。在控制台中打印出组织关系。

具体代码如下：

/** * OrganizationComponent */
    public abstract class OrganizationComponent { 
    
    	private String name;
    
    	public OrganizationComponent(String name) { 
    		this.name = name;
    	}
    
    	protected abstract void add(OrganizationComponent organizationComponent);
    	
    	protected abstract void remove(OrganizationComponent organizationComponent);
    
    	protected abstract void print();
    
    	public String getName() { 
    		return name;
    	}
    
    	public void setName(String name) { 
    		this.name = name;
    	}
    	
    }
    
    /** * University */
    public class University extends OrganizationComponent { 
    
    	List<OrganizationComponent> organizationComponents = new LinkedList<>();
    
    	public University(String name) { 
    		super(name);
    	}
    
    	@Override
    	protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) { 
    		organizationComponents.add(organizationComponent);
    	}
    
    	@Override
    	protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) { 
    		organizationComponents.remove(organizationComponent);
    	}
    
    	@Override
    	protected void print() { 
    		System.out.println("--------------" + getName() + "--------------");
    		// 遍历 organizationComponents
    		for (OrganizationComponent organizationComponent : organizationComponents) { 
    			organizationComponent.print();
    		}
    	}
    
    }
    
    /** * College 学院 */
    public class College extends OrganizationComponent { 
    
    	/** * 存放节点 */
    	List<OrganizationComponent> organizationComponents = new LinkedList<OrganizationComponent>();
    
    	public College(String name) { 
    		super(name);
    	}
    
    	@Override
    	protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) { 
    		// 将来实际业务中，Colleage 的 add 和 University add 不一定完全一样
    		organizationComponents.add(organizationComponent);
    	}
    
    	@Override
    	protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) { 
    		organizationComponents.remove(organizationComponent);
    	}
    
    
    	@Override
    	protected void print() { 
    		System.out.println("--------------" + getName() + "--------------");
    		// 遍历 organizationComponents
    		for (OrganizationComponent organizationComponent : organizationComponents) { 
    			organizationComponent.print();
    		}
    	}
    }
    
    /** * Department */
    public class Department extends OrganizationComponent { 
    
    	public Department(String name) { 
    		super(name);
    	}
    
    	@Override
    	protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) { 
    		throw new UnsupportedOperationException();
    	}
    
    	@Override
    	protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) { 
           throw new UnsupportedOperationException();
    	}
    
    	@Override
    	protected void print() { 
    		System.out.println(this.getName());
    	}
    }
    
    // 使用举例
    public class Main { 
    
    	public static void main(String[] args) { 
    		// 学校
    		OrganizationComponent university = new University("清华大学");
    		
    		// 创建学院
    		OrganizationComponent infoEngineerCollege = new College("信息工程学院");
    
    		// 创建各个学院下面的专业
    		infoEngineerCollege.add(new Department("软件工程"));
    		infoEngineerCollege.add(new Department("网络工程"));
    		infoEngineerCollege.add(new Department("计算机科学与技术"));
    		
    		//将学院加入到学校
    		university.add(infoEngineerCollege);
    
    		university.print();
    	}
    }

在上面的代码实现中，对于各组织的打印，也就是 print() 函数，实际上这就是树上的递归遍历算法。对于 Department，我们直接打印其名字。对于 University，我们遍历 University 中每个 College 以及 Department，递归打印出它们的名字。

实际上，组合模式的设计思路，与其说是一种设计模式，不如说是对业务场景的一种数据结构与算法的抽象。其中，数据可以表示成树这种数据结构，业务需求可以通过在树上的递归算法类实现。

### 总结 ###

组合模式，将一组对象组织成树形结构，将单个对象和组合对象都看做树中的节点，以统一处理逻辑，并且它利用树形结构的特点，递归地处理每个子树，依次简化代码实现。使用组合模式的前提在于，你的业务场景必须能够表示成树形结构。所以，组合模式的应用场景也比较局限，它并不是一种很常用的设计模式。

[https_github.com_yifanzheng_java-design-patterns]: https://github.com/yifanzheng/java-design-patterns