组合模式-统一的处理个别对象与组合对象

springboot源码解析-管中窥豹系列之排序(五)

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本篇来介绍组合模式Composite Design Pattern)。

1,组合模式

组合模式可以将对象组合成树形结构来表示“整体-部分”的层次结构,使得客户可以用一致的方式处理个别对象和对象组合。

如果对象之间呈树形结构,是一种部分与整体的关系,这种情况都比较适合用组合模式。

组合模式构建的树状关系如下所示:

组合模式使得我们构建这种树状关系变得极为简单。aComposite 是组合对象,aLeaf 是个体对象。组合对象中可以嵌套组合对象和个体对象,个体对象中不能再包含其它对象。

因为组合对象中可以再次嵌套组合对象,所以组合模式也是一种递归关系

组合模式的类图如下:

从类图中可以看到,Component 为所有的对象提供了统一的接口。组合对象中有 addremove 操作,说明组合对象中可以添加和删除组合对象与个体对象。

注意 Leaf 节点中只有 operation 操作,因为 Leaf 节点不能再嵌套其它节点。

组合对象和个体对象中都有 operation 操作,使得我们能够把相同的操作应用在组合对象和个别对象上。

2,组合模式示例

下面举个例子,来看下如何使用组合模式。

我们已经知道,组合模式非常适合表示树形结构,而 Linux 目录结构就是一个树形结构。下面就用组合模式来构建目录结构。

我们知道目录中即可包含目录,也可包含文件。根据组合模式的类图,可设计出下面的 Linux 文件系统类图:

文件系统可以包括文件和目录,目录中可以嵌套目录和文件,而文件中不能再嵌套其它东西。所以,File 类中没有 addremove 方法。

首先创建 FileSystem 抽象类:

abstract class FileSystem {
    protected String path;

    public abstract void printFile();
}

printFile 方法用于输出文件名。

再创建 File 类:

class File extends FileSystem {
    public File(String path) {
        this.path = path;
    }

    public void printFile() {
        System.out.println(path);
    }
}

File 类继承了 FileSystem, 因为 File 类本身就是文件,所以它的 printFile 非常简单。

再创建 Directory 类:

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class Directory extends FileSystem {
    private List<FileSystem> nodes; // 用于存储节点

    public Directory(String path) {
        this.path = path;
        this.nodes = new ArrayList<>();
    }

    public void printFile() {
        System.out.println(path);

		// 递归输出目录和文件
        for (FileSystem node: nodes) {
            node.printFile();
        }
    }

    public void addNode(FileSystem node) {
        nodes.add(node);
    }

    public void removeNode(FileSystem node) {
        nodes.remove(node);
    }
}

注意区分 File 类和 Directory 类的不同。

下面来测试代码,假设我们要构建这样的目录结构:

test/
├── a
├── b
│   ├── 1.txt
│   └── d
│       └── 2.txt
└── c
    └── 3.txt

首先创建文件节点和目录节点:

// 创建文件节点
File txt1 = new File("test/b/1.txt");
File txt2 = new File("test/b/d/2.txt");
File txt3 = new File("test/c/3.txt");

// 创建目录节点
Directory test = new Directory("test/");
Directory a = new Directory("test/a/");
Directory b = new Directory("test/b/");
Directory c = new Directory("test/c/");
Directory d = new Directory("test/b/d/");

构建目录结构:

// 构造目录结构
test.addNode(a);
test.addNode(b);
test.addNode(c);

b.addNode(txt1);
b.addNode(d);

c.addNode(txt3);
d.addNode(txt2);

输出 test 目录:

test.printFile();

结果如下:

test/
test/a/
test/b/
test/b/1.txt
test/b/d/
test/b/d/2.txt
test/c/
test/c/3.txt

输出 b 目录:

b.printFile();

结果如下:

test/b/
test/b/1.txt
test/b/d/
test/b/d/2.txt

删除 b 目录后,在输出 test 目录:

test.removeNode(b);
test.printFile();

结果如下:

test/
test/a/
test/c/
test/c/3.txt

通过测试结果可以看到,我们构建的目录结构是没有问题的。

我将完整的代码放在了这里,供大家参考。

3,总结

组合模式将一组对象组织成树形结构,对象分为个体对象和组合对象,组合对象中可以包含个体对象和组合对象。组合模式会以递归的方式来处理树的节点。

使用组合模式的前提是,对象之间的关系要符合树形结构的特点。组合模式使得处理树形结构的对象关系变得非常简单。

(本节完。)

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