Java设计模式-组合模式详解

什么是组合模式？

组合模式属于结构型设计模式，它将对象组合成树形结构，以表示'部分-整体'的层次关系。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，通常适用于处理树形结构，或者希望将单个对象和组合对象以相同的方式进行处理。

组合模式主要包含以下两种角色：

• Component(抽象构件)：定义了叶子和容器构件的公用接口，并提供默认实现

• Leaf(叶子构件)：在组合结构中表示叶子节点对象，它实现了Component接口的操作，但是叶子节点没有子节点

• Composite(容器构件)：表示容器节点对象，它实现了Component接口的操作，并且包含或管理子节点(即Leaf和Composite)

组合模式的优点是什么？

在使用组合模式时，可以获得以下优点：

• 简化客户端操作，将单个对象和组合对象看作一致，无需过多考虑对象的层次结构

• 客户可以一致性的使用组合结构中所有对象

• 方便增加新的构件，符合开闭原则

组合模式示例1: 文件系统

现在我们使用组合模式实现一个文件系统，文件系统包含文件夹和文件两种对象，文件夹可以包含文件夹或文件。文件系统操作包含创建文件夹、创建文件、删除文件夹、删除文件以及展示文件和文件夹等。

public interface FileSystem {
    void show(String prefix);
    String getName();
}

public class Folder implements FileSystem {
    private final String name;
    private final List<FileSystem> files;

    public Folder(String name) {
        this.name = name;
        this.files = new ArrayList<>();
    }

    @Override
    public void show(String prefix) {
        System.out.println(prefix + name);
        prefix += "    "; // 缩进处理
        for (FileSystem file : files) {
            file.show(prefix);
        }
    }

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

    public void addFile(FileSystem file) {
        files.add(file);
    }

    public void removeFile(FileSystem file) {
        files.remove(file);
    }
}

public class File implements FileSystem {
    private final String name;

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

    @Override
    public void show(String prefix) {
        System.out.println(prefix + name);
    }

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

示例2: 饮品现场下单系统

在饮品下单系统中，有饮品和套餐两种对象，套餐对象包含了饮品和其他套餐，它们都可以打印出订单中的内容。具体的代码实现如下：

public abstract class Drink {
    protected final String name;
    protected final Double price;

    public Drink(String name, Double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    public void print() {
        System.out.println(name + " : ￥" + price);
    }

    public Double getPrice() {
        return price;
    }
}

public class Coffee extends Drink {
    public Coffee(String name, Double price) {
        super(name, price);
    }
}

public class Juice extends Drink {
    public Juice(String name, Double price) {
        super(name, price);
    }
}

public class Meal {
    protected final String name;
    protected final Double price;
    protected final List<Drink> drinks;

    public Meal(String name) {
        this.name = name;
        this.price = 0.0;
        this.drinks = new ArrayList<>();
    }

    public Meal(String name, Double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
        this.drinks = new ArrayList<>();
    }

    public void addDrink(Drink drink) {
        drinks.add(drink);
    }

    public void removeDrink(Drink drink) {
        drinks.remove(drink);
    }

    public Double getPrice() {
        Double totalPrice = price;
        for (Drink drink : drinks) {
            totalPrice += drink.getPrice();
        }
        return totalPrice;
    }

    public void print() {
        System.out.println(String.format("套餐名称：%s, 价格：￥%.2f", name, getPrice()));
        System.out.println("饮品列表：");
        for (Drink drink : drinks) {
            drink.print();
        }
    }
}

public class SetMeal extends Meal {
    private final List<Meal> meals;

    public SetMeal(String name, Double price) {
        super(name, price);
        this.meals = new ArrayList<>();
    }

    public void addMeal(Meal meal) {
        meals.add(meal);
    }

    public void removeMeal(Meal meal) {
        meals.remove(meal);
    }

    @Override
    public Double getPrice() {
        Double totalPrice = price;
        for (Meal meal : meals) {
            totalPrice += meal.getPrice();
        }
        for (Drink drink : drinks) {
            totalPrice += drink.getPrice();
        }
        return totalPrice;
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.println(String.format("套餐名称：%s, 价格：￥%.2f", name, getPrice()));
        System.out.println("套餐包含：");
        for (Meal meal : meals) {
            meal.print();
        }
        System.out.println("饮品列表：");
        for (Drink drink : drinks) {
            drink.print();
        }
    }
}

以上就是组合模式的详解，包括了什么是组合模式、优点以及两个示例。使用组合模式可以非常方便地处理树形结构的数据，提高代码的可读性和可维护性，是一种非常实用的设计模式。