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深入理解Java设计模式之组合模式

程序员文章站 2024-01-02 15:14:04
目录一、什么是组合模式动机(motivation)意图(intent)二、组合模式的结构结构图说明:三、组合模式的使用场景四、组合模式的优缺点五、组合模式的实现六、组合模式的.net下应用一、什么是组...

一、什么是组合模式

定义:将对象以树形结构组织起来,以达成“部分-整体”的层次结构,使得客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

动机(motivation)

客户代码过多地依赖于对象容器复杂的内部实现结构,对象容器内部实现结构(而非抽象接口)的变化将引起客户代码的频繁变化,带来了代码的维护性、扩展性等弊端。

如何将“客户代码与复杂的对象容器结构”解耦?让对象容器自己来实现自身的复杂结构,从而使得客户代码就像处理简单对象一样来处理复杂的对象容器?

意图(intent)

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

组合模式,现在学习就是虚类继承虚类,然后增加虚方法。最终实类继承第二个虚类,重写所有虚方法。

二、组合模式的结构

深入理解Java设计模式之组合模式

结构图说明:

(1)component:组合中的对象声明接口,在适当情况下实现所有类共有的默认行为,声明一个接口用于访问和管理component的子组件。在递归结构中定义一个接口,用于访问一个父部件,并在合适的情况下实现它。(可选)

(2)leaf:在组合中表示叶节点,叶节点没有子节点,定义对象的基本行为。

(3)composite:定义有子部件的那些部件的行为,存储子部件并在component接口实现与子部件有关的操作。

(4)client:通过component接口操作组合部件的对象。

三、组合模式的使用场景

1.需求重要体现部分与整体的层次结构时

2.你希望用户忽略组合对象与单个对象的不同,用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

四、组合模式的优缺点

优点

1.使客户端调用简单,客户端可以一致的使用组合结构或其中单个对象,用户就不必关系自己处理的是单个对象还是整个组合结构,这就简化了客户端代码。

2.更容易在组合体内加入对象部件. 客户端不必因为加入了新的对象部件而更改代码。

缺点

组合模式不容易限制组合中的构件。

五、组合模式的实现

组合模式有两种实现方式,一种是:透明式的组合模式,另外一种是:安全式的组合模式。在这里我就详细说一下何为“透明式”,何为“安全式”。所谓透明式是指“抽象构件角色”定义的接口行为集合包含两个部分,一部分是叶子对象本身所包含的行为(比如operation),另外一部分是容器对象本身所包含的管理子对象的行为(add,remove)。这个抽象构件必须同时包含这两类对象所有的行为,客户端代码才会透明的使用,无论调用容器对象还是叶子对象,接口方法都是一样的,这就是透明,针对客户端代码的透明,但是也有他自己的问题,叶子对象不会包含自己的子对象,为什么要有add,remove等类似方法呢,调用叶子对象这样的方法可能(注意:我这里说的是可能,因为有些人会把这些方法实现为空,不做任何动作,当然也不会有异常抛出了,不要抬杠)会抛出异常,这样就不安全了,然后人们就提出了“安全式的组合模式”。所谓安全式是指“抽象构件角色”只定义叶子对象的方法,确切的说这个抽象构件只定义两类对象共有的行为,然后容器对象的方法定义在“树枝构件角色”上,这样叶子对象有叶子对象的方法,容器对象有容器对象的方法,这样责任很明确,当然调用肯定不会抛出异常了。大家可以根据自己的情况自行选择是实现为“透视式”还是“安全式”的,以下我们会针对这两种情况都有实现,具体实现如下:

namespace 透明式的组合模式的实现
{
    /// <summary>
    /// 该抽象类就是文件夹抽象接口的定义,该类型就相当于是抽象构件component类型
    /// </summary>
    public abstract class folder
    {
        //增加文件夹或文件
        public abstract void add(folder folder);
        //删除文件夹或者文件
        public abstract void remove(folder folder);
        //打开文件或者文件夹--该操作相当于component类型的operation方法
        public abstract void open();
    }
    /// <summary>
    /// 该word文档类就是叶子构件的定义,该类型就相当于是leaf类型,不能在包含子对象
    /// </summary>
    public sealed class word : folder
    {
        //增加文件夹或文件
        public override void add(folder folder)
        {
            throw new exception("word文档不具有该功能");
        }
        //删除文件夹或者文件
        public override void remove(folder folder)
        {
            throw new exception("word文档不具有该功能");
        }
        //打开文件--该操作相当于component类型的operation方法
        public override void open()
        {
            console.writeline("打开word文档,开始进行编辑");
        }
    }
    /// <summary>
    /// sonfolder类型就是树枝构件,由于我们使用的是“透明式”,所以add,remove都是从folder类型继承下来的
    /// </summary>
    public class sonfolder : folder
    {
        //增加文件夹或文件
        public override void add(folder folder)
        {
            console.writeline("文件或者文件夹已经增加成功");
        }
        //删除文件夹或者文件
        public override void remove(folder folder)
        {
            console.writeline("文件或者文件夹已经删除成功");
        }
        //打开文件夹--该操作相当于component类型的operation方法
        public override void open()
        {
            console.writeline("已经打开当前文件夹");
        }
    }
    public class program
    {
        static void main()
        {
            folder myword = new word();
            myword.open();//打开文件,处理文件
            myword.add(new sonfolder());//抛出异常
            myword.remove(new sonfolder());//抛出异常

            folder myfolder = new sonfolder();
            myfolder.open();//打开文件夹
            myfolder.add(new sonfolder());//成功增加文件或者文件夹
            myfolder.remove(new sonfolder());//成功删除文件或者文件夹
            console.read();
        }
    }
}

以上代码就是“透明式的组合模式”实现,以下代码就是“安全式的组合模式”实现:

namespace 安全式的组合模式的实现
{
    /// <summary>
    /// 该抽象类就是文件夹抽象接口的定义,该类型就相当于是抽象构件component类型
    /// </summary>
    public abstract class folder //该类型少了容器对象管理子对象的方法的定义,换了地方,在树枝构件也就是sonfolder类型
    {
        //打开文件或者文件夹--该操作相当于component类型的operation方法
        public abstract void open();
    }
    /// <summary>
    /// 该word文档类就是叶子构件的定义,该类型就相当于是leaf类型,不能在包含子对象
    /// </summary>
    public sealed class word : folder  //这类型现在很干净
    {
        //打开文件--该操作相当于component类型的operation方法
        public override void open()
        {
            console.writeline("打开word文档,开始进行编辑");
        }
    }
    /// <summary>
    /// sonfolder类型就是树枝构件,现在由于我们使用的是“安全式”,所以add,remove都是从此处开始定义的
    /// </summary>
    public abstract class sonfolder : folder //这里可以是抽象接口,可以自己根据自己的情况而定
    {
        //增加文件夹或文件
        public abstract void add(folder folder);
        //删除文件夹或者文件
        public abstract void remove(folder folder);
        //打开文件夹--该操作相当于component类型的operation方法
        public override void open()
        {
            console.writeline("已经打开当前文件夹");
        }
    }
    /// <summary>
    /// nextfolder类型就是树枝构件的实现类
    /// </summary>
    public sealed class nextfolder : sonfolder
    {
        //增加文件夹或文件
        public override void add(folder folder)
        {
            console.writeline("文件或者文件夹已经增加成功");
        }
        //删除文件夹或者文件
        public override void remove(folder folder)
        {
            console.writeline("文件或者文件夹已经删除成功");
        }
        //打开文件夹--该操作相当于component类型的operation方法
        public override void open()
        {
            console.writeline("已经打开当前文件夹");
        }
    }
    public class program
    {
        static void main()
        {
            //这是安全的组合模式
            folder myword = new word();
            myword.open();//打开文件,处理文件

            folder myfolder = new nextfolder();
            myfolder.open();//打开文件夹
            //此处要是用增加和删除功能,需要转型的操作,否则不能使用
            ((sonfolder)myfolder).add(new nextfolder());//成功增加文件或者文件夹
            ((sonfolder)myfolder).remove(new nextfolder());//成功删除文件或者文件夹
            console.read();
        }
    }
}

六、组合模式的.net下应用

asp.net中的panel对象就是一个composite对象,而button对象就是leaf对象。button和panel都继承自system.web.ui.control类。它实际上是在panel里面加了一个controls属性,然后controls属性是一个集合属性,它有add和remove方法。

在asp.net中就是这样,每一个控件都有controls属性,也就是说每个控件都是一种容器控件(除了literalcontrol)。这种方式把我们对安全性的担忧,统统放到容器(即asp.net中的controls)中去处理。

这个模式在.net 中最典型的应用就是应用与winforms和web的开发中,在.net类库中,都为这两个平台提供了很多现有的控件,然而system.windows.forms.dll中system.windows.forms.control类就应用了组合模式,因为控件包括label、textbox等这样的简单控件,这些控件可以理解为叶子对象,同时也包括groupbox、datagrid这样复合的控件或者叫容器控件,每个控件都需要调用onpaint方法来进行控件显示,为了表示这种对象之间整体与部分的层次结构,微软把control类的实现应用了组合模式(确切地说应用了透明式的组合模式)。

本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注的更多内容!

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