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图解设计模式(11):Composite模式(容器与内容的一致性)

设计模式 winrains 1年前 (2019-09-20) 55次浏览

能够使容器与内容具有一致性,创建出递归结构的模式就是Composite模式。Composite在英文中是“混合物”、“复合物”的意思。

1 Composite模式中的角色

  • Leaf(树叶)

表示“内容”的角色。在该角色中不能放入其它对象。在示例中,对应File类。

  • Composite(复合物)

表示容器的角色。可以在其中放入Leaf角色和Composite角色。在示例中,对应Directory类。

  • Component

使Leaf角色和Composite角色具有一致性的角色。Composite角色是Leaf角色和Composite角色的父类。在示例中,对应Entry类。

  • Client

使用Composite模式的角色。在示例中,对应Main类。

2 Composite模式的类图

3 示例程序

示例程序的功能是列出文件和文件夹的一览信息。

3.1 类一览表

名字 说明
Entry 抽象类,用来实现File类和Directory类的一致性
File 表示文件的类
Directory 表示文件夹的类
FileTreatmentException 表示向文件中增加Entry时发生的异常的类
Main 测试程序行为的类

3.2 类图

3.3 示例代码

Entry类

表示目录条目的抽象类。File类和Directory类是它的子类。

public abstract class Entry {
    public abstract String getName();                               // 获取名字
    public abstract int getSize();                                  // 获取大小
    public Entry add(Entry entry) throws FileTreatmentException {   // 加入目录条目
        throw new FileTreatmentException();
    }
    public void printList() {                                       // 为一览加上前缀并显示目录条目一览
        printList("");
    }
    protected abstract void printList(String prefix);               // 为一览加上前缀
    public String toString() {                                      // 显示代表类的文字
        return getName() + " (" + getSize() + ")";
    }
}

File类

表示文件的类,是Entry类的子类。

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 name;
    }
    public int getSize() {
        return size;
    }
    protected void printList(String prefix) {
        System.out.println(prefix + "/" + this);
    }
}

Directory类

表示文件夹的类,它也是Entry类的子类。

import java.util.Iterator;
import java.util.ArrayList;
public class Directory extends Entry {
    private String name;                    // 文件夹的名字
    private ArrayList directory = new ArrayList();      // 文件夹中目录条目的集合
    public Directory(String name) {         // 构造函数
        this.name = name;
    }
    public String getName() {               // 获取名字
        return name;
    }
    public int getSize() {                  // 获取大小
        int size = 0;
        Iterator it = directory.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Entry entry = (Entry)it.next();
            size += entry.getSize();
        }
        return size;
    }
    public Entry add(Entry entry) {         // 增加目录条目
        directory.add(entry);
        return this;
    }
    protected void printList(String prefix) {       // 显示目录条目一览
        System.out.println(prefix + "/" + this);
        Iterator it = directory.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Entry entry = (Entry)it.next();
            entry.printList(prefix + "/" + name);
        }
    }
}

需要注意如下语句:

size += entry.getSize();

这里,在变量size中加上了entry的大小,但entry可能是File类的实例,也可能是Directory类的实例。不论它是哪个类的实例,都可以通过getSize方法得到它的大小,这是Composite模式的特征—“容器与内容的一致性”—的表现。

FileTreatMentException类

是对文件调用add方法时招聘的异常。该异常类并非Java类库自带的异常类,而是为本示例程序编写的异常类。

public class FileTreatmentException extends RuntimeException {
    public FileTreatmentException() {
    }
    public FileTreatmentException(String msg) {
        super(msg);
    }
}

Main类

测试程序。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println("Making root entries...");
            Directory rootdir = new Directory("root");
            Directory bindir = new Directory("bin");
            Directory tmpdir = new Directory("tmp");
            Directory usrdir = new Directory("usr");
            rootdir.add(bindir);
            rootdir.add(tmpdir);
            rootdir.add(usrdir);
            bindir.add(new File("vi", 10000));
            bindir.add(new File("latex", 20000));
            rootdir.printList();
            System.out.println("");
            System.out.println("Making user entries...");
            Directory yuki = new Directory("yuki");
            Directory hanako = new Directory("hanako");
            Directory tomura = new Directory("tomura");
            usrdir.add(yuki);
            usrdir.add(hanako);
            usrdir.add(tomura);
            yuki.add(new File("diary.html", 100));
            yuki.add(new File("Composite.java", 200));
            hanako.add(new File("memo.tex", 300));
            tomura.add(new File("game.doc", 400));
            tomura.add(new File("junk.mail", 500));
            rootdir.printList();
        } catch (FileTreatmentException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果

Making root entries...
/root (30000)
/root/bin (30000)
/root/bin/vi (10000)
/root/bin/latex (20000)
/root/tmp (0)
/root/usr (0)
Making user entries...
/root (31500)
/root/bin (30000)
/root/bin/vi (10000)
/root/bin/latex (20000)
/root/tmp (0)
/root/usr (1500)
/root/usr/yuki (300)
/root/usr/yuki/diary.html (100)
/root/usr/yuki/Composite.java (200)
/root/usr/hanako (300)
/root/usr/hanako/memo.tex (300)
/root/usr/tomura (900)
/root/usr/tomura/game.doc (400)
/root/usr/tomura/junk.mail (500)

摘自《图解设计模式》


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