java实现Composite组合模式的实例代码

下面我将为你讲解Java实现Composite组合模式的实例代码完整攻略。在完成该过程前，我先将Composite组合模式的一些基本概念进行简单介绍。

Composite组合模式是一种结构化设计模式，用于将对象组合成树状结构，以表示“部分-整体”的层次关系。该模式使得客户端能够使用统一的接口处理单个对象以及对象组合，从而将单个对象与组合对象视为等同的对象。

接下来，我们来看一下Composite组合模式的实现步骤及其代码示例。

1. 定义组合模式接口及其实现类

首先，我们需要定义组合接口，其包括添加和删除节点，获取节点以及执行操作等方法。

public interface Component {
    void add(Component component);
    void remove(Component component);
    Component getChild(int index);
    void operation();
}

然后，我们再定义其实现类，包括叶节点和组合节点。

public class Leaf implements Component{
    @Override
    public void add(Component component) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    @Override
    public void remove(Component component) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    @Override
    public Component getChild(int index) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("执行叶节点操作");
    }
}

public class Composite implements Component {
    private List<Component> components = new ArrayList<>();

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

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

    @Override
    public Component getChild(int index) {
        return components.get(index);
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("执行组合节点操作");
        for(Component component : components) {
            component.operation();
        }
    }
}

2. 将对象组合成树状结构

接下来，我们可以通过将对象组合成树状结构来完成整体与部分间的层次关系。

Composite root = new Composite();
Composite component1 = new Composite();
Composite component2 = new Composite();
Leaf leaf1 = new Leaf();
Leaf leaf2 = new Leaf();

root.add(component1);
root.add(component2);
component1.add(leaf1);
component2.add(leaf2);

如上代码便构建了一棵树，root节点下包含component1和component2两个组合节点，而component1节点下又包含一个叶节点leaf1，component2包含一个叶节点leaf2。

3. 使用组合模式实现操作

利用Composite组合模式，我们可以使用相同的方式来操作单个对象和组合对象。

root.operation();

通过以上代码的执行，我们便可依次调用根节点以及其子节点的操作方法，从而实现对整棵树的操作。

示例说明

示例1. 文件系统演示

考虑一个应用场景，文件系统中的目录与文件可以使用Composite模式进行设计。目录可包含多个子目录或文件，而文件则为叶节点，无法再添加子节点。

public class Directory implements Component {
    private String name;
    private List<Component> children = new ArrayList<>();

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

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

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

    @Override
    public Component getChild(int index) {
        return children.get(index);
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("当前目录为：" + name);
        for(Component component : children) {
            component.operation();
        }
    }
}

public class File implements Component {
    private String name;

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

    @Override
    public void add(Component component) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    @Override
    public void remove(Component component) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    @Override
    public Component getChild(int index) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("当前文件为：" + name);
    }
}

创建一个文件系统并操作：

Directory root = new Directory("/");
Directory usr = new Directory("usr");
Directory opt = new Directory("opt");
File config = new File("config.txt");
File profile = new File("profile.txt");

root.add(usr);
root.add(opt);
usr.add(config);
opt.add(profile);

root.operation();

输出结果：

当前目录为：/
当前目录为：usr
当前文件为：config.txt
当前目录为：opt
当前文件为：profile.txt

示例2. 餐厅菜单演示

考虑一个应用场景，餐厅菜单的设计中可包含多个子菜单或菜品，每个菜品为叶节点，无法再添加子节点。

public abstract class MenuComponent {

    public void add(MenuComponent menuComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    public void remove(MenuComponent menuComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    public MenuComponent getChild(int index) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    public abstract String getName();
    public abstract String getDescription();
    public abstract double getPrice();
    public abstract boolean isVegetarian();
    public abstract void print();
}

public class MenuItem extends MenuComponent {
    private String name;
    private String description;
    private boolean vegetarian;
    private double price;

    public MenuItem(String name, String description, boolean vegetarian, double price) {
        this.name = name;
        this.description = description;
        this.vegetarian = vegetarian;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return description;
    }

    @Override
    public double getPrice() {
        return price;
    }

    @Override
    public boolean isVegetarian() {
        return vegetarian;
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.print("  " + getName());
        if (isVegetarian()) {
            System.out.print("(v)");
        }
        System.out.println(", " + getPrice());
        System.out.println("     -- " + getDescription());
    }
}

public class Menu extends MenuComponent {
    private List<MenuComponent> menuComponents = new ArrayList<>();
    private String name;
    private String description;

    public Menu(String name, String description) {
        this.name = name;
        this.description = description;
    }

    @Override
    public void add(MenuComponent menuComponent) {
        menuComponents.add(menuComponent);
    }

    @Override
    public void remove(MenuComponent menuComponent) {
        menuComponents.remove(menuComponent);
    }

    @Override
    public MenuComponent getChild(int index) {
        return menuComponents.get(index);
    }

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return description;
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.print("\n" + getName());
        System.out.println(", " + getDescription());
        System.out.println("---------------------------");

        for (MenuComponent menuComponent : menuComponents) {
            menuComponent.print();
        }
    }
}

创建一个菜单并操作：

MenuComponent breakfastMenu = new Menu("Breakfast Menu", "All Day Breakfast");
MenuComponent lunchMenu = new Menu("Lunch Menu", "Delicious Lunch");
MenuComponent dinerMenu = new Menu("Dinner Menu", "Home Style Cooking");
MenuComponent dessertMenu = new Menu("Dessert Menu", "Desserts of the Day");

MenuComponent allMenus = new Menu("All Menus", "Combined Menus");

allMenus.add(breakfastMenu);
allMenus.add(lunchMenu);
allMenus.add(dinerMenu);
dinerMenu.add(new MenuItem("Vegetarian BLT", "(Fakin) Bacon with lettuce & tomato on whole wheat", true, 2.99));

allMenus.print();