老和尚给小和尚讲故事引发了Java设计模式：组合模式

目录

• 示例
• 组合模式
  • 定义
  • 意图
  • 主要解决问题
  • 优缺点
  • 安全式和透明式的组合模式
    • 安全式的合成模式的结构
    • 透明式的合成模式的结构
• 老和尚和小和尚的故事

示例

有一个绘图系统，可以描绘各种图形，假设现在可以描绘线、长方形、圆形

定义一个抽象类，所有的图形继承此类，完成绘图：

public abstract class Graphics {

    /** 绘图 */
    public abstract void draw();
}

线、长方形、圆形分别实现上述抽象类：

public class Line extends Graphics {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一条线");
    }
}

public class Rect extends Graphics {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个矩形");
    }
}

public class Circle extends Graphics {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个圆形");
    }
}

现在还需要把上面的各种图形添加到画板里面，然后绘图：

public class Picture extends Graphics {

    private List<Graphics> list = new ArrayList<>();

    @Override
    public void draw() {
        for (Graphics g : list) {
            g.draw();
        }
    }

    /** 添加一个图形 */
    public void add(Graphics graphics) {
        list.add(graphics);
    }

    /** 移除一个图形 */
    public void remove(Graphics graphics) {
        list.remove(graphics);
    }

    /** 获取一个图形 */
    public Graphics getChild(int i) {
        return list.get(i);
    }
}

测试类：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Picture picture = new Picture();
        picture.add(new Line());
        picture.add(new Rect());
        picture.add(new Circle());
        picture.draw();
    }
}

组合模式

定义

组合模式又叫做部分-整体模式，合成模式将对象组织到树结构中，可以用来描述整体与部分的关系，合成模式可以使客户端将单纯元素和复合元素同等看待

意图

将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"的层次结构，组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性

主要解决问题

客户程序可以像处理简单元素一样来处理复杂元素，从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解耦

优缺点

优点：

• 高层模块调用简单
• 节点可以自由增加

缺点：

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

安全式和透明式的组合模式

下图省略了各个角色的细节，没有给出它们的各个方法



涉及的角色：

• 抽象构建（Component）角色：它给参加组合的对象规定了一个接口，这个角色给出共有的接口及默认行为
• 树叶构建（Leaf）角色：代表参加组合的树叶对象，一个树叶没有下级的子对象，定义出参加组合的原始对象的行为
• 树枝构建（Composite）角色：代表参加组合的有子对象的对象，并给出树枝对象构建的行为

Composite对象可以含有其他的Component类型的对象，也就是说，可以含有其他的树枝对象和树叶对象

安全式的合成模式的结构

要求管理聚集的方法只出现在树枝构建类中，而不出现在树叶构建类中，即在Composite类中声明管理子类对象的方法



涉及的角色：

• 抽象构建（Component）角色：它给参加组合的对象规定了一个接口，这个角色给出共有的接口及默认行为，可以用来管理所有的子对象，在安全式的组合模式中，构建角色并不定义出管理子对象的方法，这一定义由树枝构建给出
• 树叶构建（Leaf）角色：代表参加组合的树叶对象，一个树叶没有下级的子对象，定义出参加组合的原始对象的行为
• 树枝构建（Composite）角色：代表参加组合的有子对象的对象，并给出树枝对象构建的行为，它会给出所有的管理子对象的方法，比如add、remove等

对应的源码如下：

public interface Component {

    /** 返还自己的实例 */
    Composite getComposite();

    /** 某个商业方法 */
    void sampleOperation();
}

public class Composite implements Component {

    private List<Component> compositeList = new ArrayList<>();

    @Override
    public Composite getComposite() {
        return this;
    }

    @Override
    public void sampleOperation() {
        compositeList.forEach(v -> {
            v.sampleOperation();
        });
    }

    public void add(Component component) {
        compositeList.add(component);
    }

    public void remove(Component component) {
        compositeList.remove(component);
    }

    public List<Component> components() {
        return compositeList;
    }
}

public class Leaf implements Component {
    @Override
    public Composite getComposite() {
        return null;
    }

    @Override
    public void sampleOperation() {

    }
}

透明式的合成模式的结构

透明式的合成模式要求所有的具体构建类，不论是树枝还是树叶，都要实现一个固定的接口



涉及的角色：

• 抽象构建（Component）角色：它给参加组合的对象规定了一个接口，这个角色给出共有的接口及默认行为，可以用来管理所有的子对象，它会给出所有的管理子对象的方法，比如add、remove等
• 树叶构建（Leaf）角色：代表参加组合的树叶对象，一个树叶没有下级的子对象，定义出参加组合的原始对象的行为
• 树枝构建（Composite）角色：代表参加组合的有子对象的对象，并给出树枝对象构建的行为

对应的源码如下：

public interface Component {

    /** 返还自己的实例 */
    Composite getComposite();

    /** 某个商业方法 */
    void sampleOperation();

    /** 增加一个子构建对象 */
    void add(Component component);

    /** 删除一个子构建对象 */
    void remove(Component component);

    /** 返回所有的构建对象 */
    List<Component> components();
}

public class Composite implements Component {

    private List<Component> compositeList = new ArrayList<>();

    @Override
    public Composite getComposite() {
        return this;
    }

    @Override
    public void sampleOperation() {
        compositeList.forEach(v -> {
            v.sampleOperation();
        });
    }

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

    @Override
    public void remove(Component component) {
        compositeList.remove(component);
    }

    @Override
    public List<Component> components() {
        return compositeList;
    }
}

public class Leaf implements Component {
    @Override
    public Composite getComposite() {
        return null;
    }

    @Override
    public void sampleOperation() {

    }

    @Override
    public void add(Component component) {

    }

    @Override
    public void remove(Component component) {

    }

    @Override
    public List<Component> components() {
        return null;
    }
}

老和尚和小和尚的故事

从前有座山，山里有座庙，庙里有个老和尚正给小和尚讲故事，故事讲的是，从前有座山，山里有座庙，庙里有个老和尚正给小和尚讲故事......

在这里故事就是上述的树枝构建，它包含了山、庙、和尚，而山、庙、和尚则是树叶构建，没有内部的角色



可以看到，故事对象里面有山对象、庙对象、和尚对象、故事对象，如此循环下去



对应的示例代码如下：

讲故事的接口，即故事是抽象构建角色：

public interface StoryComponent {

    /** 讲故事 */
    void tellStory();
}

下面是树叶构建角色，即故事：

public class StoryComposite implements StoryComponent {

    private List<StoryComponent> componentList = new ArrayList<>();

    @Override
    public void tellStory() {
        for (StoryComponent s : componentList) {
            s.tellStory();
            if (s.getClass().getName().contains("MonkLeaf")) {
                tellStory();
            }
        }
    }

    public void add(StoryComponent component) {
        componentList.add(component);
    }

    public void remove(StoryComponent component) {
        componentList.remove(component);
    }

    public List<StoryComponent> getChild() {
        return componentList;
    }
}

下面是山、庙、和尚，没有子对象：

public class MountainLeaf implements StoryComponent {
    @Override
    public void tellStory() {
        System.out.println("从前有座山");
    }
}

public class TempleLeaf implements StoryComponent {
    @Override
    public void tellStory() {
        System.out.println("山里有个庙");
    }
}

public class MonkLeaf implements StoryComponent {
    @Override
    public void tellStory() {
        System.out.println("庙里有个老和尚，老和尚再给小和尚讲故事，讲的什么故事呢？");
        System.out.println("讲的是：");
        System.out.println("----------------------------------------------------------------------");
    }
}

开始讲故事了：

public class StoryTest {

    public static void main(String[] args) {
        //故事
        StoryComposite story = new StoryComposite();
        //叶子：山、庙、道士
        StoryComponent mountain = new MountainLeaf();
        StoryComponent temple = new TempleLeaf();
        StoryComponent monk = new MonkLeaf();

        //添加子构建对象
        story.add(mountain);
        story.add(temple);
        story.add(monk);
        //开始讲故事
        story.tellStory();
    }
}

然后运行会发现啊，老和尚累死了，哈哈。。。



类图：