设计模式之 Composite - 组合模式

Composite模式也叫组合模式，是由GoF提出的23种软件设计模式的一种。Composite模式是构造型的设计模式之一，通过递归手段来构造树形的对象结构，并可以通过一个对象来访问整个对象树。

本文介绍设计模式中的组合（Composite）模式的概念，用法，以及实际应用中怎么样使用组合模式进行开发。

Composite模式的概念

Composite模式是构造型的设计模式之一，通过递归手段来构造诸如文件系统之类的树形的对象结构；Composite模式所代表的数据构造是一群具有统一接口界面的对象集合，并可以通过一个对象来访问所有的对象（遍历）。

Composite模式的类图描述：

[出自：wikimedia.org]

Component
树形结构的节点抽象
- 为所有的对象定义统一的接口（公共属性，行为等的定义）
- 提供管理子节点对象的接口方法
- [可选]提供管理父节点对象的接口方法

Leaf
树形结构的叶节点。Component的实现子类

Composite
树形结构的枝节点。Component的实现子类

Composite模式的应用场景

Composite模式概念起来比简单，简单一点说，可以使用Composite模式来构造一个具有统一接口界面的树形的对象群，并可通过该接口访问对象群的每个对象。

Composite模式的应用范例

我们应用Composite模式来实现文件系统的文件/目录结构：
IFile：File与Folder的共通接口界面。相当于Component。
Folder：目录。目录下面有子目录，文件。相当于Composite。
File：文件。存在于目录之中。相当于Leaf。
Client类：测试类或者说使用类。

代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        
        //构造一个树形的文件/目录结构
        Folder rootFolder = new Folder("c:\\");
        Folder compositeFolder = new Folder("composite");
        rootFolder.addChild(compositeFolder);
        Folder windowsFolder = new Folder("windows");
        rootFolder.addChild(windowsFolder);
        File file = new File("TestComposite.java");
        compositeFolder.addChild(file);
        
        //从rootFolder访问整个对象群
        printTree(rootFolder);
    }
    
    private static void printTree(IFile ifile) {
        ifile.printName();
        List <IFile> children = ifile.getChildren();
        
        for (IFile file:children) {
            if (file instanceof File) {
                System.out.print("  ");
                file.printName();
            } else if (file instanceof Folder) {
                printTree(file);
            }
        }
    }

}


interface IFile {
    public void printName();
    
    public boolean addChild(IFile file);
    public boolean removeChild(IFile file);
    public List<IFile> getChildren();
}

class File implements IFile {
    private String name;
    
    public File(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void printName() {
        System.out.println(name);
    }

    public boolean addChild(IFile file) {
        return false;
    }

    public boolean removeChild(IFile file) {
        return false;
    }

    public List<IFile> getChildren() {
        return null;
    }
    
}

class Folder implements IFile {
    private String name;
    private List <IFile> childList;
    
    public Folder(String name) {
        this.name = name;
        this.childList = new ArrayList<IFile>();
    }
    public void printName() {
        System.out.println(name);
    }

    public boolean addChild(IFile file) {
        return childList.add(file);
    }

    public boolean removeChild(IFile file) {
        return childList.remove(file);
    }

    public List<IFile> getChildren() {
        return childList;
    }
}

执行Client，输出结果：

C:\Composite>javac *.java
C:\Composite>java Client
c:\
composite
  TestComposite.java
windows
C:\Composite>