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技术成神之路：设计模式（十七）组合模式

article 2024/10/2 0:30:17

介绍

组合模式（Composite Pattern）是一种结构型设计模式，它使你能够将对象组合成树形结构来表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

1.定义

组合模式允许将叶子对象和组合对象（容器对象）统一处理。

2. 主要作用

简化客户端代码：客户端可以使用相同的方式处理单个对象和组合对象，减少了代码复杂度。
构建树形结构：能够轻松地创建和管理复杂的树形结构。
便于扩展：新增的叶子对象或组合对象不需要修改现有代码。

3. 解决的问题

在需要处理树形结构时，直接使用传统的对象管理会导致复杂性和不一致性。
组合模式提供了一种方式，使得叶子节点和组合节点都实现相同的接口，从而提供了一种一致的调用方式。

4. 模式原理

包含角色：

Component（组件）：定义了组合对象和叶子对象的共同接口，可以包含一些默认的行为。
Leaf（叶子节点）：叶子节点，只实现了Component接口的行为，不包含其他子节点。
Composite（组合节点）：组合节点，实现了Component接口，并且包含子节点的管理功能，比如添加、删除和遍历子节点。

UML类图：
在这里插入图片描述
简单示例：

// Component
interface FileSystemComponent {
    void showDetails();
}

// Leaf
class File implements FileSystemComponent {
    private String name;

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

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

// Composite
class Folder implements FileSystemComponent {
    private String name;
    private List<FileSystemComponent> components = new ArrayList<>();

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

    public void addComponent(FileSystemComponent component) {
        components.add(component);
    }

    public void removeComponent(FileSystemComponent component) {
        components.remove(component);
    }

    @Override
    public void showDetails() {
        System.out.println("Folder: " + name);
        for (FileSystemComponent component : components) {
            component.showDetails();
        }
    }
}

调用

public class CompositePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        FileSystemComponent file1 = new File("File1.txt");
        FileSystemComponent file2 = new File("File2.txt");

        Folder folder = new Folder("MyFolder");
        folder.addComponent(file1);
        folder.addComponent(file2);

        folder.showDetails();
    }
}

打印输出

Folder: MyFolder
File: File1.txt
File: File2.txt

到这里，不知道你是不是有和我同样的疑问，在Java中 File 是不是实现了组合模式？

在File类中，文件和目录（文件夹）之间的关系可以被看作是组合模式的体现。一个File对象可以表示一个文件，也可以表示一个目录。目录可以包含多个File对象（文件和子目录），形成树状结构，而且他们都有统一的方法 listFiles()、delete()、renameTo()等。这意味着，无论你在操作文件还是目录，都可以通过相同的方法来进行操作，这体现了组合模式的核心思想。BUT，File 类本身并没有直接实现组合模式，可以被视为一种组合模式的应用，并非严格意义上的组合模式。
类似的还有 Java 的集合框架中，java.util.List 和 java.util.Set 等接口的实现类如 ArrayList、HashSet等。

那么，在SDK中有没有典型的组合模式实例？答案是肯定的。

在 Android 中，View 是所有 UI 组件的基类，而 ViewGroup 是一个特殊的 View，它可以包含其他 View

Component（组件）：View 是基本组件，代表 UI 中的一个元素。
Leaf（叶子节点）：View 又代表叶子节点，因为它们不包含子视图。
Composite（组合节点）：ViewGroup 代表组合节点，可以包含多个 View 或其他 ViewGroup。

这样就可以统一创建和管理复杂的用户界面了。