本文节选自《设计模式就该这样学》
1 使用透明组合模式实现课程目录结构
以一门网络课程为例，我们设计一个课程的关系结构。比如，我们有 Java 入门课程、人工智能课程、Java 设计模式、源码分析、软技能等，而 Java 设计模式、源码分析、软技能又属于 Java 架构师系列课程包，每个课程的定价都不一样。但是，这些课程不论怎么组合，都有一些共性，而且是整体和部分的关系，可以用组合模式来设计。首先创建一个顶层的抽象组件 CourseComponent 类。
/** * Created by Tom. */public abstract class CourseComponent {
public void addChild(CourseComponent catalogComponent){ throw new UnsupportedOperationException("不支持添加操作"); }
public void removeChild(CourseComponent catalogComponent){ throw new UnsupportedOperationException("不支持删除操作"); }
public String getName(CourseComponent catalogComponent){ throw new UnsupportedOperationException("不支持获取名称操作"); }
public double getPrice(CourseComponent catalogComponent){ throw new UnsupportedOperationException("不支持获取价格操作"); }
public void print(){ throw new UnsupportedOperationException("不支持打印操作"); }
}
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把所有可能用到的方法都定义到这个顶层的抽象组件中，但是不写任何逻辑处理的代码，而是直接抛异常。这里，有些小伙伴会有疑惑，为什么不用抽象方法？因为用了抽象方法，其子类就必须实现，这样便体现不出各子类的细微差异。所以子类继承此抽象类后，只需要重写有差异的方法覆盖父类的方法即可。然后分别创建课程 Course 类和课程包 CoursePackage 类。创建 Course 类的代码如下。
/** * Created by Tom. */public class Course extends CourseComponent { private String name; private double price;
public Course(String name, double price) { this.name = name; this.price = price; }
@Override public String getName(CourseComponent catalogComponent) { return this.name; }
@Override public double getPrice(CourseComponent catalogComponent) { return this.price; }
@Override public void print() { System.out.println(name + " (￥" + price + "元)"); }
}
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创建 CoursePackage 类的代码如下。
/** * Created by Tom. */public class CoursePackage extends CourseComponent { private List<CourseComponent> items = new ArrayList<CourseComponent>(); private String name; private Integer level;
public CoursePackage(String name, Integer level) { this.name = name; this.level = level; }
@Override public void addChild(CourseComponent catalogComponent) { items.add(catalogComponent); }
@Override public String getName(CourseComponent catalogComponent) { return this.name; }
@Override public void removeChild(CourseComponent catalogComponent) { items.remove(catalogComponent); }
@Override public void print() { System.out.println(this.name);
for(CourseComponent catalogComponent : items){ //控制显示格式 if(this.level != null){ for(int i = 0; i < this.level; i ++){ //打印空格控制格式 System.out.print(" "); } for(int i = 0; i < this.level; i ++){ //每一行开始打印一个+号 if(i == 0){ System.out.print("+"); } System.out.print("-"); } } //打印标题 catalogComponent.print(); } }
}
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最后编写客户端测试代码。
public static void main(String[] args) {
System.out.println("============透明组合模式===========");
CourseComponent javaBase = new Course("Java入门课程",8280); CourseComponent ai = new Course("人工智能",5000);
CourseComponent packageCourse = new CoursePackage("Java架构师课程",2);
CourseComponent design = new Course("Java设计模式",1500); CourseComponent source = new Course("源码分析",2000); CourseComponent softSkill = new Course("软技能",3000);
packageCourse.addChild(design); packageCourse.addChild(source); packageCourse.addChild(softSkill);
CourseComponent catalog = new CoursePackage("课程主目录",1); catalog.addChild(javaBase); catalog.addChild(ai); catalog.addChild(packageCourse);
catalog.print();
}
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运行结果如下图所示。
透明组合模式把所有公共方法都定义在 Component 中，这样客户端就不需要区分操作对象是叶子节点还是树枝节点；但是，叶子节点会继承一些它不需要（管理子类操作的方法）的方法，这与设计模式的接口隔离原则相违背。
2 使用安全组合模式实现无限级文件系统
再举一个程序员更熟悉的例子。对于程序员来说，电脑是每天都要接触的。电脑的文件系统其实就是一个典型的树形结构，目录包含文件夹和文件，文件夹里面又可以包含文件夹和文件。下面用代码来实现一个目录系统。文件系统有两个大的层次：文件夹和文件。其中，文件夹能容纳其他层次，为树枝节点；文件是最小单位，为叶子节点。由于目录系统层次较少，且树枝节点（文件夹）结构相对稳定，而文件其实可以有很多类型，所以我们选择使用安全组合模式来实现目录系统，可以避免为叶子节点类型（文件）引入冗余方法。首先创建顶层的抽象组件 Directory 类。
public abstract class Directory {
protected String name;
public Directory(String name) { this.name = name; }
public abstract void show();
}
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然后分别创建 File 类和 Folder 类。创建 File 类的代码如下。
public class File extends Directory {
public File(String name) { super(name); }
@Override public void show() { System.out.println(this.name); }
}
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创建 Folder 类的代码如下。
import java.util.ArrayList;import java.util.List;
public class Folder extends Directory { private List<Directory> dirs;
private Integer level;
public Folder(String name,Integer level) { super(name); this.level = level; this.dirs = new ArrayList<Directory>(); }
@Override public void show() { System.out.println(this.name); for (Directory dir : this.dirs) { //控制显示格式 if(this.level != null){ for(int i = 0; i < this.level; i ++){ //打印空格控制格式 System.out.print(" "); } for(int i = 0; i < this.level; i ++){ //每一行开始打印一个+号 if(i == 0){ System.out.print("+"); } System.out.print("-"); } } //打印名称 dir.show(); } }
public boolean add(Directory dir) { return this.dirs.add(dir); }
public boolean remove(Directory dir) { return this.dirs.remove(dir); }
public Directory get(int index) { return this.dirs.get(index); }
public void list(){ for (Directory dir : this.dirs) { System.out.println(dir.name); } }
}
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注意，Folder 类不仅覆盖了顶层的 show()方法，还增加了 list()方法。最后编写客户端测试代码。
public static void main(String[] args) {
System.out.println("============安全组合模式===========");
File qq = new File("QQ.exe"); File wx = new File("微信.exe");
Folder office = new Folder("办公软件",2);
File word = new File("Word.exe"); File ppt = new File("PowerPoint.exe"); File excel = new File("Excel.exe");
office.add(word); office.add(ppt); office.add(excel);
Folder wps = new Folder("金山软件",3); wps.add(new File("WPS.exe")); office.add(wps);
Folder root = new Folder("根目录",1); root.add(qq); root.add(wx); root.add(office);
System.out.println("----------show()方法效果-----------"); root.show();
System.out.println("----------list()方法效果-----------"); root.list();
}
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运行结果如下图所示。
安全组合模式的好处是接口定义职责清晰，符合设计模式的单一职责原则和接口隔离原则；缺点是客户需要区分树枝节点和叶子节点，这样才能正确处理各个层次的操作，客户端无法依赖抽象接口（Component），违背了设计模式的依赖倒置原则。
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