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设计模式组合模式（Composite Pattern）

article 2024/11/13 12:17:10

组合模式简绍

组合模式（Composite Pattern）是一种结构型设计模式，它允许你将对象组合成树形结构来表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得客户端可以用一致的方式处理单个对象和组合对象。这样，可以在不知道对象具体类型的条件下操作对象集合。

组合模式主要包含三种角色：

Component（组件）：声明一个接口，在适当情况下，此接口被叶节点和容器节点共享。
Leaf（叶节点）：定义终端对象。
Composite（容器节点）：定义具有子部件的那些部件的行为。存储子部件。组合模式的应用场景

组合模式的优缺点

组合模式的优点

一致性：客户端可以一致地处理单个对象和组合对象。
灵活性：可以很容易地添加新的叶子节点或组合节点。
透明性：客户端不需要知道对象的具体类型就可以操作对象。

组合模式的缺点

复杂性：对于简单操作，组合模式可能会引入不必要的复杂性。
额外开销：组合模式可能会导致额外的内存和 CPU 开销，尤其是在处理大量对象时

UML图

在这里插入图片描述

定义一个公共接口或抽象类，它声明了所有叶子节点和容器节点共有的操作。

package CompositePatternModel;

public interface Component {

    void test();

    Component getChild(int i);

    public void operation();

    public void add(Component component);
}

实现 Component 接口中定义的操作，但不关心其他与子节点相关的操作。

package CompositePatternModel;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Composite implements Component{
    private String name;
    private List<Component> children = new ArrayList<>();

    public Composite(String name){
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void test() {

    }

    @Override
    public Component getChild(int i) {
        return children.get(i);
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("Composite " + name + " operation");
        for (Component c : children) {
            c.operation();
        }
    }

    @Override
    public void add(Component component) {
        children.add(component);
    }


}

实现 Component 接口中定义的操作，并且实现与子节点相关的操作。客户端可以一致地对待单个对象和组合对象。

package CompositePatternModel;

public class Pattern implements  Component{
    private String name;

    public Pattern(String name){
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void test() {
        System.out.println("test");
    }

    @Override
    public Component getChild(int i) {
        System.out.println("getChild");
        return null;
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("operation: d" + name);
    }

    @Override
    public void add(Component component) {
        System.out.println("sdf"+ component);
    }

}

客户端可以一致地对待单个对象和组合对象。

package CompositePatternModel;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Pattern pattern = new Pattern("pattern1");
        Pattern pattern1 = new Pattern("pattern2");

        Composite composite = new Composite("Comp");
        composite.add(pattern);
        composite.add(pattern1);
        composite.operation();
    }
}

表示部分-整体层次结构
当你需要表示一个具有层次结构的对象集合时，组合模式是非常有用的。这种结构通常包含多个层次，每个层次上的对象可以是一个独立的实体（叶节点），也可以是一个包含其他对象的容器（组合节点）。
示例：
- 文件系统中的目录和文件：目录可以包含其他目录和文件。
- 组织结构图：部门可以包含其他部门或员工。
- UI控件：一个复合控件可以包含其他控件（如面板包含按钮、文本框等）
透明地处理单个对象和组合对象
当客户端代码需要以一致的方式处理单个对象和组合对象时，组合模式可以让客户端无需关心处理的是单个对象还是组合对象。
示例：
- 图形编辑器：图形可以是单独的线条、矩形等基本图形，也可以是由多个基本图形组成的复合图形。
- 渲染引擎：渲染对象可以是单一的几何体，也可以是由多个几何体组成的复杂场景。
动态地增删对象
当需要在运行时动态地添加或移除对象，并且这些对象可能是单个实体也可能是包含其他对象的容器时，组合模式可以很好地支持这种需求。

示例：
游戏中的场景管理：游戏场景可以包含单个游戏对象，也可以包含其他场景。
UI 界面构建：一个窗口可以包含多个面板，每个面板又可以包含多个组件。
需要递归处理的对象集合
当需要对一个层次结构进行递归处理时，组合模式可以简化递归逻辑。
示例：
- 企业组织结构的遍历：遍历整个公司的部门和员工。
- 文件系统的遍历：递归地遍历目录和文件。
需要一致的接口
当希望在不同类型的对象之间提供一致的接口时，组合模式可以确保所有的对象（无论是叶子还是组合节点）都遵循相同的接口定义。