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掌握设计模式--组合模式

睁扼妤 2025-6-6 14:10:09
组合模式（Composite Pattern）

组合模式（Composite Pattern）是一种结构型设计模式，它用于将对象组织成树形结构，以表示部分-整体的层次结构。通过组合模式，客户端可以统一对待单个对象和组合对象，从而简化了客户端代码的复杂性。
组合模式的核心思想


  • 统一的接口：通过抽象类或接口将单个对象和组合对象统一起来；
  • 递归组合：组合对象中可以包含单个对象或其他组合对象；
  • 透明性：客户端可以一致地调用单个对象和组合对象的方法，而无需区分两者的差异。
组合模式的角色


  • 组件（Component）
    定义单个对象和组合对象的公共接口，例如通用操作（add、remove、getChild等）。
  • 叶子节点（Leaf）
    表示树形结构中的基本单元，不能再包含其他对象。它实现了组件接口，但不支持添加或移除操作。
  • 组合对象（Composite）
    表示树形结构中的复杂单元，可以包含叶子节点或其他组合对象。它实现组件接口，并负责管理其子对象的操作。
示例代码

组合模式解析XML或 HTML 元素结构的代码示例。我们将 XML/HTML 元素看作“部分-整体”结构，其中：

  • 叶子节点(leaf)：表示没有子节点的元素（如 <img> 或 ）。
  • 组合节点(Composite)：表示可以包含其他子元素的元素（如  或 ）。
两种节点使用同一种的顶层抽象，属于同一类对象，统称为元素（节点）。
类图

1.png

1. 抽象组件

HTML顶层元素抽象类。你也可以定义一个顶层接口，然后在抽象类中实现基础功能。
  1. public abstract class HTMLElement {
  2.     protected String name;
  4.     public HTMLElement(String name) {
  5.         this.name = name;
  6.     }
  8.     public abstract void render(int level);
  10.     public HTMLElement getChild(int index) {
  11.         throw new UnsupportedOperationException();
  12.     }
  14.     // 默认行为：叶子结点禁止新增元素
  15.     public void addChild(HTMLElement element) {
  16.         throw new UnsupportedOperationException();
  17.     }
  18.     // 默认行为：叶子结点禁止移除子元素
  19.     public void removeChild(HTMLElement element) {
  20.         throw new UnsupportedOperationException();
  21.     }
  23.     // 辅助方法：生成缩进
  24.     protected String generateIndent(int level) {
  25.         StringBuilder indent = new StringBuilder();
  26.         for (int i = 0; i < level * 2; i++) {
  27.             indent.append(" "); // 每层缩进2个空格
  28.         }
  29.         return indent.toString();
  30.     }
  31. }
复制代码
2. 组合结点

表示可以包含子元素的HTML标签
  1. public class HTMLComposite extends HTMLElement {
  2.     private List<HTMLElement> children = new LinkedList<>();
  4.     public HTMLComposite(String name) {
  5.         super(name);
  6.     }
  8.     @Override
  9.     public void addChild(HTMLElement element) {
  10.         children.add(element);
  11.     }
  13.     @Override
  14.     public void removeChild(HTMLElement element) {
  15.         children.remove(element);
  16.     }
  18.     @Override
  19.     public HTMLElement getChild(int index) {
  20.         return children.get(index);
  21.     }
  23.     @Override
  24.     public void render(int level) {
  25.         System.out.println(generateIndent(level) + "<" + name + ">");
  26.         for (HTMLElement child : children) {
  27.             child.render(level + 1); // 子节点递归调用
  28.         }
  29.         System.out.println(generateIndent(level) + "</" + name + ">");
  30.     }
  31. }
复制代码
3.叶子节点

表示没有子元素的HTML标签
  1. public class HTMLLeaf extends HTMLElement {
  2.     public HTMLLeaf(String name) {
  3.         super(name);
  4.     }
  6.     @Override
  7.     public void render(int level) {
  8.         System.out.println(generateIndent(level) + "<" + name + " />");
  9.     }
  10. }
复制代码
测试
  1. public class CompositePatternHTMLDemo {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 创建HTML结构
  4.         HTMLElement html = new HTMLComposite("html");
  5.         HTMLElement body = new HTMLComposite("body");
  6.         HTMLElement div = new HTMLComposite("div");
  7.         HTMLElement img = new HTMLLeaf("img");
  8.         HTMLElement input = new HTMLLeaf("input");
  9.         HTMLElement p = new HTMLLeaf("p");
  12.         // 组合结构
  13.         html.addChild(body);
  14.         body.addChild(div);
  15.         body.addChild(input);
  16.         div.addChild(img);
  17.         div.addChild(p);
  19.         // 渲染HTML结构
  20.         html.render(0);
  22.         // 去除某个节点
  23.         div.removeChild(p);
  24.         html.render(0);
  25.     }
  26. }
复制代码
测试结果：
  1. <html>
  2.   <body>
  3.    
  4.       <img />
  5.       <p />
  6.    
  7.     <input />
  8.   </body>
  9. </html>
  10. <html>
  11.   <body>
  12.    
  13.       <img />
  14.    
  15.     <input />
  16.   </body>
  17. </html>
复制代码
从类图或测试类（使用者）中可以看出，使用者直接依赖于具体的类，属于高耦合的一种编程方式。
简单优化（结合其它设计模式）

加入一个工厂类来创建组合节点和叶子结点
类图结构变为
2.png

工厂类代码
[code]public class HTMLElementFactory {    private static Map
掌握设计模式组合模式

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