这是一个抽象角色,它给参加组合的对象定义出公共的接口及其默认行为,可以用来管理所有的子对象。组合对象通常把它所包含的子对象当做类型为Component的对象。在安全式的组合模式里,构件角色并不定义出管理子对象的方法,这一定义由树枝构件对象给出。
可以看出,树枝构件类(Composite)给出了addChild()、removeChild()以及getChild()等方法的声明和实现,而树叶构件类则没有给出这些方法的声明或实现。这样的做法是安全的做法,由于这个特点,客户端应用程序不可能错误地调用树叶构件的聚集方法,因为树叶构件没有这些方法,调用会导致编译错误。
[1]抽象构件角色类
public abstract class Component {
/**
* 输出组建自身的名称
*/
public abstract void printStruct(String preStr);
/**
* 聚集管理方法,增加一个子构件对象
* @param child 子构件对象
*/
public void addChild(Component child){
/**
* 缺省实现,抛出异常,因为叶子对象没有此功能
* 或者子组件没有实现这个功能
*/
throw new UnsupportedOperationException("对象不支持此功能");
}
/**
* 聚集管理方法,删除一个子构件对象
* @param index 子构件对象的下标
*/
public void removeChild(int index){
/**
* 缺省实现,抛出异常,因为叶子对象没有此功能
* 或者子组件没有实现这个功能
*/
throw new UnsupportedOperationException("对象不支持此功能");
}
/**
* 聚集管理方法,返回所有子构件对象
*/
public List<Component> getChild(){
/**
* 缺省实现,抛出异常,因为叶子对象没有此功能
* 或者子组件没有实现这个功能
*/
throw new UnsupportedOperationException("对象不支持此功能");
}
}
[2]树枝构件角色类
此类将implements Conponent改为extends Conponent,其他地方无变化。
public class Composite extends Component {
/**
* 用来存储组合对象中包含的子组件对象
*/
private List<Component> childComponents = new ArrayList<Component>();
/**
* 组合对象的名字
*/
private String name;
/**
* 构造方法,传入组合对象的名字
* @param name 组合对象的名字
*/
public Composite(String name){
this.name = name;
}
/**
* 聚集管理方法,增加一个子构件对象
* @param child 子构件对象
*/
public void addChild(Component child){
childComponents.add(child);
}
/**
* 聚集管理方法,删除一个子构件对象
* @param index 子构件对象的下标
*/
public void removeChild(int index){
childComponents.remove(index);
}
/**
* 聚集管理方法,返回所有子构件对象
*/
public List<Component> getChild(){
return childComponents;
}
/**
* 输出对象的自身结构
* @param preStr 前缀,主要是按照层级拼接空格,实现向后缩进
*/
@Override
public void printStruct(String preStr) {
// 先把自己输出
System.out.println(preStr + "+" + this.name);
//如果还包含有子组件,那么就输出这些子组件对象
if(this.childComponents != null){
//添加两个空格,表示向后缩进两个空格
preStr += " ";
//输出当前对象的子对象
for(Component c : childComponents){
//递归输出每个子对象
c.printStruct(preStr);
}
}
}
}
[3]树叶构件角色类
此类将implements Conponent改为extends Conponent,其他地方无变化。
public class Leaf extends Component {
/**
* 叶子对象的名字
*/
private String name;
/**
* 构造方法,传入叶子对象的名称
* @param name 叶子对象的名字
*/
public Leaf(String name){
this.name = name;
}
/**
* 输出叶子对象的结构,叶子对象没有子对象,也就是输出叶子对象的名字
* @param preStr 前缀,主要是按照层级拼接的空格,实现向后缩进
*/
@Override
public void printStruct(String preStr) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(preStr + "-" + name);
}
}
[4]客户端类的主要变化是不再区分Composite对象和Leaf对象。
public class Client {
public static void main(String[]args){
Component root = new Composite("服装");
Component c1 = new Composite("男装");
Component c2 = new Composite("女装");
Component leaf1 = new Leaf("衬衫");
Component leaf2 = new Leaf("夹克");
Component leaf3 = new Leaf("裙子");
Component leaf4 = new Leaf("套装");
root.addChild(c1);
root.addChild(c2);
c1.addChild(leaf1);
c1.addChild(leaf2);
c2.addChild(leaf3);
c2.addChild(leaf4);
root.printStruct("");
}
}
可以看出,客户端无需再区分操作的是树枝对象(Composite)还是树叶对象(Leaf)了;对于客户端而言,操作的都是Component对象。
(3)两种实现方法的选择
这里所说的安全性组合模式是指:从客户端使用组合模式上看是否更安全,如果是安全的,那么就不会有发生误操作的可能,能访问的方法都是被支持的。
这里所说的透明性组合模式是指:从客户端使用组合模式上,是否需要区分到底是“树枝对象”还是“树叶对象”。如果是透明的,那就不用区分,对于客户而言,都是Compoent对象,具体的类型对于客户端而言是透明的,是无须关心的。
对于组合模式而言,在安全性和透明性上,会更看重透明性,毕竟组合模式的目的是:让客户端不再区分操作的是树枝对象还是树叶对象,而是以一个统一的方式来操作。
而且对于安全性的实现,需要区分是树枝对象还是树叶对象。有时候,需要将对象进行类型转换,却发现类型信息丢失了,只好强行转换,这种类型转换必然是不够安全的。
因此在使用组合模式的时候,建议多采用透明性的实现方式。
5.优缺点
(1)组合模式优点:
[1]使客户端调用简单,客户端可以一致的使用组合结构或其中单个对象,用户就不必关心自己处理的是单个对象还是整个组合结构,这就简化了客户端代码。
[2]更容易在组合体内加入对象部件. 客户端不必因为加入了新的对象部件而更改代码。这一点符合开闭原则的要求,对系统的二次开发和功能扩展很有利!
[3] 组合模式可以清楚地定义分层次的复杂对象,表示对象的全部或部分层次,它让客户端忽略了层次的差异,方便对整个层次结构进行控制。
[4]组合模式为树形结构的面向对象实现提供了一种灵活的解决方案,通过叶子对象和容器对象的递归组合,可以形成复杂的树形结构,但对树形结构的控制却非常简单。
(2)组合模式缺点:
[1]需要抉择使用透明方式还是安全方式。
[2]透明方式违背了面向对象的单一职责原则;安全方式增加了客户需要端判定的负担。
[3]在使用组合模式时,其叶子和树枝的声明都是实现类,而不是接口,违反了依赖倒置原则。
[4]在增加新构件时很难对容器中的构件类型进行限制。有时候我们希望一个容器中只能有某些特定类型的对象,例如在某个文件夹中只能包含文本文件,使用组合模式时,不能依赖类型系统来施加这些约束,因为它们都来自于相同的抽象层,在这种情况下,必须通过在运行时进行类型检查来实现,这个实现过程较为复杂。
6.注意事项
在使用组合模式的时候,还有以下几个值得我们注意的地方。
(1)组合模式不是父子关系
组合模式的树型结构容易让人误以为组合对象和叶对象的父子关系,这是不正确的。
组合模式是一种HAS-A(聚合)的关系,而不是IS-A。组合对象包含一组叶对象,但Leaf(叶对象)并不是Composite(组合对象)的子类。组合对象把请求委托给它所包含的所有叶对象,它们能够合作的关键是拥有相同的接口。
(2)对叶对象操作的一致性
组合模式除了要求组合对象和叶对象拥有相同的接口之外,还有一个必要的条件,就是对一组叶对象的操作必须具有一致性。
比如公司要给全体员工发放元旦的过节费1000元,这个场景可以运用组合模式,但如果公司给今天过生日的员工发送一封生日祝福的邮件,组合模式在这里就没有用武之地了,除非先把今天过生日的员工挑选出来。只有用一致的方式对待列表中的每个叶对象的时候,才适合使用组合模式。
(3)双向映射关系
发放过节费的通知步骤是从公司到各个部门,再到各个小组,最后到每个员工的邮箱里。这本身是一个组合模式的例子,但要考虑的一种情况是,也许某些员工属于多个组织架构。比如某位架构师既隶属于开发组,又隶属于架构组,对象之间的关系并不是严格意义上的层次结构,在这种情况下,是适不适合使用组合模式的,该架构师很可能会受到两份过节费。
这种复合情况下我们必须给父节点和子节点建立双向映射关系,一个简单的方法是给小组和员工对象都增加集合来保存对象的引用。但是这种相互间的引用相当复杂,而且对象之间产生了过多的耦合性,修改或删除一个对象都变得困难,此时我们可以引入中介者模式来管理这些对象。
(4)用职责链模式提高组合模式性能
在组合模式中,如果树的结构比较复杂,节点数量很多,在遍历树的过程中,性能方面也许表现得不够理想。有时候我们确实可以借助一些技巧,在实际操作中避免遍历整棵树,有一种现成的方案是借助职责链模式。职责链模式一般需要我们手动去设置 链条,但在组合模式中,父对象和子对象之间实际上形成了天然的职责链。让请求顺着链条从父对象往子对象传递,或者是反过来从子对象往父对象传递,直到遇到可以处理该请求的对象为止,这也是职责链模式的经典运用场景之一。
7.实际应用
(1)XML解析
(2)组织结构树处理
(3)文件系统设计