Java设计模式百例 - 合成模式

本文源码见：https://github.com/get-set/get-designpatterns/tree/master/composite

组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，依据树形结构来组合对象，是用来表示部分以及整体层次的一种递归式结构的模式。这种类型的设计模式属于结构型模式，它创建了对象组的树形结构。

其实现实世界中，这种树状结构的组合还是挺普遍的：

1. 组织结构，从CEO到基层组长，都有下属，他们都相当于“枝干”，对于基层员工就是“叶子”节点，不过说到底他们都是公司员工；
2. 目录结构，这个更好理解了，目录里包含子目录和文件，各层目录相当于树状结构的“枝干”，文件相当于“叶子”节点，说到底目录和文件都是文件系统的组件（在Linux里，都可以看作“文件”这个大的概念，甚至鼠标键盘等设备）；
3. 一句文字，无论是书信还是微博，都是由字、词构成的，词呢又是由字构成的，字和词都可以看作句子的组成元素，二者又有包含关系。

看到这里是不是觉得已经不用再看具体例子的代码了呢，聪明的你估计脑海中已经构思除了一个小的demo了。

例子

就以文件系统目录结构为例吧。刚才说到，无论是目录还是文件，在Linux中我们都认为是广义的“文件”，为了方便阐述，我们把这个广义的“文件”叫做Entry吧，显然目录Directory和File都是一种Entry。如下：

Entry.java

public abstract class Entry {
    public abstract String getName();
    public abstract int getSize();
    public abstract Entry add(Entry entry) {
        throw new RuntimeException();
    }
    public void printList() {
        printList("");
    }
    public abstract void printList(String prefix);

    @Override
    public String toString() {
        return getName() + "(" + getSize() + ")";
    }
}

File.java

public class File extends Entry {
    private String name;
    private int size;

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

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

    public int getSize() {
        return this.size;
    }

    public void printList(String prefix) {
        System.out.println(prefix + "/" + this);
    }
}

Directory.java

public class Directory extends Entry {
    private String name;
    private List items = new ArrayList();

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

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

    public int getSize() {
        int size = 0;
        Iterator it = this.items.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Entry entry = (Entry) it.next();
            size += entry.getSize();
        }
        return size;
    }

    public Entry add(Entry entry) {
        items.add(entry);
        return this;
    }

    public void printList(String prefix) {
        System.out.println(prefix + "/" + getName());
        Iterator it = items.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Entry entry = (Entry) it.next();
            entry.printList(prefix + "/" + this.name);
        }
    }
}

测试一下：

Client.java

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Entry bindir = new Directory("bin");
        Entry usrdir = new Directory("usr");
        Entry tmpdir = new Directory("lib");

        bindir
                .add(new File("bash", 4))
                .add(new File("ls", 6))
                .add(new File("ip", 8));

        usrdir
                .add(new Directory("bin")
                    .add(new File("top", 10))
                    .add(new File("ssh", 12)))
                .add(new Directory("local")
                    .add(new Directory("bin")
                        .add(new File("eclipse", 4))
                        .add(new File("idea", 4)))
                    .add(new Directory("src")));

        tmpdir
                .add(new File("test.txt", 12));

        Entry rootdir = new Directory("root");
        rootdir.add(bindir).add(usrdir).add(tmpdir);
        rootdir.printList();
    }
}

输出结果：

/root
/root/bin
/root/bin/bash(4)
/root/bin/ls(6)
/root/bin/ip(8)
/root/usr
/root/usr/bin
/root/usr/bin/top(10)
/root/usr/bin/ssh(12)
/root/usr/local
/root/usr/local/bin
/root/usr/local/bin/eclipse(4)
/root/usr/local/bin/idea(4)
/root/usr/local/src
/root/lib
/root/lib/test.txt(12)

总结

合成设计模式是一种辨识度比较高，应用场景相对比较明确的设计模式，因此相对来说也比较好理解。主要特征就两条：

1. 无论是“枝干“还是”叶子“，都是树的“组成部分”，因此都有共同的抽象，而“枝干”中的list成员变量引用的也是这个共同抽象的列表。概括地说就是“整体”和“部分”具有一致性，是一种递归包含关系；
2. 通常有一个“添加方法”，类似于本例的add()，因为是递归操作，一视同仁，这个方法通常定义在抽象类中，默认抛出异常，以便适用“叶子”节点无法添加子节点的情况。