Java设计模式之《组合模式》及应用场景

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　　组合模式，就是在一个对象中包含其他对象，这些被包含的对象可能是终点对象（不再包含别的对象），也有可能是非终点对象（其内部还包含其他对象，或叫组对象），我们将对象称为节点，即一个根节点包含许多子节点，这些子节点有的不再包含子节点，而有的仍然包含子节点，以此类推。很明显，这是树形结构，终结点叫叶子节点，非终节点（组节点）叫树枝节点，第一个节点叫根节点。同时也类似于文件目录的结构形式：文件可称之为终节点，目录可称之为非终节点（组节点）。

1、我们首先来看一个目录结构的普通实现：

目录节点：Noder

 import java.util.ArrayList;
 import java.util.List;
 /**
  * 目录节点
  * 包含：
  *         1、目录名
  *         2、下级文件列表
  *         3、下级目录列表
  *         4、新增文件方法
  *         5、新增目录方法
  *         6、显示下级内容方法
  */
 public class Noder {
     String nodeName;//目录名
     //通过构造器为目录命名
     public Noder(String nodeName){
         this.nodeName = nodeName;
     }
     List<Noder> nodeList = new ArrayList<Noder>();//目录的下级目录列表
     List<Filer> fileList = new ArrayList<Filer>();//目录的下级文件列表
     //新增下级目录
     public void addNoder(Noder noder){
         nodeList.add(noder);
     }
     //新增文件
     public void addFiler(Filer filer){
         fileList.add(filer);
     }
     //显示下级目录及文件
     public void display(){
         for(Noder noder:nodeList){
             System.out.println(noder.nodeName);
             noder.display();//递归显示目录列表
         }
         for(Filer filer:fileList){
             filer.display();
         }
     }
 }

文件节点：Filer

 /**
  * 文件节点
  * 文件节点是终节点，无下级节点
  * 包含：
  *         1、文件名
  *         2、文件显示方法
  */
 public class Filer {
     String fileName;//文件名
     public Filer(String fileName){
         this.fileName = fileName;
     }
     //文件显示方法
     public void display(){
         System.out.println(fileName);
     }
 }

测试类：Clienter

 import java.io.File;

 public class Clienter {
     public static void createTree(Noder node){
         File file = new File(node.nodeName);
         File[] f = file.listFiles();
         for(File fi : f){
             if(fi.isFile()){
                 Filer filer = new Filer(fi.getAbsolutePath());
                 node.addFiler(filer);
             }
             if(fi.isDirectory()){
                 Noder noder = new Noder(fi.getAbsolutePath());
                 node.addNoder(noder);
                 createTree(noder);//使用递归生成树结构
             }
         }
     }
     public static void main(String[] args) {
         Noder noder = new Noder("E://ceshi");
         createTree(noder);//创建目录树形结构
         noder.display();//显示目录及文件
     }
 }

运行结果：

E:\ceshi\目录1
E:\ceshi\目录1\目录3
E:\ceshi\目录1\文件2.txt
E:\ceshi\目录2
E:\ceshi\目录2\文件3.txt
E:\ceshi\文件1.txt

2、组合模式

　　从上面的代码中可以看出，我们分别定义了文件节点对象与目录节点对象，这是因为文件与目录之间的操作不同，文件没有下级节点，而目录可以有下级节点，但是我们能不能这么想：既然文件与目录都是可以作为一个节点的下级节点而存在，那么我们可不可以将二者抽象为一类对象，虽然二者的操作不同，但是我们可以在实现类的方法实现中具体定义，比如文件没有新增下级节点的方法，我们就可以在文件的这个方法中抛出一个异常，不做具体实现，而在目录中则具体实现新增操作。显示操作二者都有，可以各自实现。而且由于我们将文件与目录抽象为一个类型，那么结合多态我们可以进行如下实现：

抽象类：Node

 /**
  * 将文件与目录统一看作是一类节点，做一个抽象类来定义这种节点，然后以其实现类来区分文件与目录，在实现类中分别定义各自的具体实现内容
  */
 public abstract class Node {
     protected String name;//名称
     //构造器赋名
     public Node(String name){
         this.name = name;
     }
     //新增节点：文件节点无此方法，目录节点重写此方法
     public void addNode(Node node) throws Exception{
         throw new Exception("Invalid exception");
     }
     //显示节点：文件与目录均实现此方法
     abstract void display();
 }

文件实现类：Filter

 /**
  * 实现文件节点
  */
 public class Filer extends Node {
     //通过构造器为文件节点命名
     public Filer(String name) {
         super(name);
     }
     //显示文件节点
     @Override
     public void display() {
         System.out.println(name);
     }
 }

目录实现类：Noder

 import java.util.*;
 /**
  * 实现目录节点
  */
 public class Noder extends Node {
     List<Node> nodeList = new ArrayList<Node>();//内部节点列表（包括文件和下级目录）
     //通过构造器为当前目录节点赋名
     public Noder(String name) {
         super(name);
     }
     //新增节点
     public void addNode(Node node) throws Exception{
         nodeList.add(node);
     }
     //递归循环显示下级节点
     @Override
     void display() {
         System.out.println(name);
         for(Node node:nodeList){
             node.display();
         }
     }
 }

测试类：Clienter

 import java.io.File;

 public class Clienter {
     public static void createTree(Node node) throws Exception{
         File file = new File(node.name);
         File[] f = file.listFiles();
         for(File fi : f){
             if(fi.isFile()){
                 Filer filer = new Filer(fi.getAbsolutePath());
                 node.addNode(filer);
             }
             if(fi.isDirectory()){
                 Noder noder = new Noder(fi.getAbsolutePath());
                 node.addNode(noder);
                 createTree(noder);//使用递归生成树结构
             }
         }
     }
     public static void main(String[] args) {
         Node noder = new Noder("E://ceshi");
         try {
             createTree(noder);
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
         noder.display();
     }
 }

E://ceshi
E:\ceshi\文件1.txt
E:\ceshi\目录1
E:\ceshi\目录1\文件2.txt
E:\ceshi\目录1\目录3
E:\ceshi\目录2
E:\ceshi\目录2\文件3.txt

　　从上述实现中可以看出：所谓组合模式，其实说的是对象包含对象的问题，通过组合的方式（在对象内部引用对象）来进行布局，我认为这种组合是区别于继承的，而另一层含义是指树形结构子节点的抽象（将叶子节点与数枝节点抽象为子节点），区别于普通的分别定义叶子节点与数枝节点的方式。

3、组合模式应用场景

　　这种组合模式正是应树形结构而生，所以组合模式的使用场景就是出现树形结构的地方。比如：文件目录显示，多及目录呈现等树形结构数据的操作。