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Java 组合模式及其应用

很明显,这是树形结构,终结点叫叶子节点,非终节点(组节点)叫树枝节点,第一个节点叫根节点。同时也类似于文件目录的结构形式:文件可称之为终节点,目录可称之为非终节点(组节点)。

普通实现

我们首先来看一个目录结构的普通实现:
目录节点:Noder

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 目录节点
* 包含:
*         1、目录名
*         2、下级文件列表
*         3、下级目录列表
*         4、新增文件方法
*         5、新增目录方法
*         6、显示下级内容方法
*/
public class Noder {
String nodeName;//目录名
//通过构造器为目录命名
public Noder(String nodeName){
this.nodeName = nodeName;
}
List nodeList = new ArrayList();//目录的下级目录列表
List fileList = new ArrayList();//目录的下级文件列表
//新增下级目录
public void addNoder(Noder noder){
nodeList.add(noder);
}
//新增文件
public void addFiler(Filer filer){
fileList.add(filer);
}
//显示下级目录及文件
public void display(){
for(Noder noder:nodeList){
System.out.println(noder.nodeName);
noder.display();//递归显示目录列表
}
for(Filer filer:fileList){
filer.display();
}
}
}

文件节点:Filer

/**
* 文件节点
* 文件节点是终节点,无下级节点
* 包含:
*         1、文件名
*         2、文件显示方法
*/
public class Filer {
String fileName;//文件名
public Filer(String fileName){
this.fileName = fileName;
}
//文件显示方法
public void display(){
System.out.println(fileName);
}
}

测试类:Clienter

import java.io.File;
public class Clienter {
public static void createTree(Noder node){
File file = new File(node.nodeName);
File[] f = file.listFiles();
for(File fi : f){
if(fi.isFile()){
Filer filer = new Filer(fi.getAbsolutePath());
node.addFiler(filer);
}
if(fi.isDirectory()){
Noder noder = new Noder(fi.getAbsolutePath());
node.addNoder(noder);
createTree(noder);//使用递归生成树结构
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Noder noder = new Noder("E://ceshi");
createTree(noder);//创建目录树形结构
noder.display();//显示目录及文件
}
}

运行结果:

E:\ceshi\目录1
E:\ceshi\目录1\目录3
E:\ceshi\目录1\文件2.txt
E:\ceshi\目录2
E:\ceshi\目录2\文件3.txt
E:\ceshi\文件1.txt
组合模式

从上面的代码中可以看出,我们分别定义了文件节点对象与目录节点对象,这是因为文件与目录之间的操作不同,文件没有下级节点,而目录可以有下级节点,但是我们能不能这么想:既然文件与目录都是可以作为一个节点的下级节点而存在,那么我们可不可以将二者抽象为一类对象,虽然二者的操作不同,但是我们可以在实现类的方法实现中具体定义,比如文件没有新增下级节点的方法,我们就可以在文件的这个方法中抛出一个异常,不做具体实现,而在目录中则具体实现新增操作。显示操作二者都有,可以各自实现。而且由于我们将文件与目录抽象为一个类型,那么结合多态我们可以进行如下实现:

抽象类:Node

/**
* 将文件与目录统一看作是一类节点,做一个抽象类来定义这种节点,然后以其实现类来区分文件与目录,在实现类中分别定义各自的具体实现内容
*/
public abstract class Node {
protected String name;//名称
//构造器赋名
public Node(String name){
this.name = name;
}
//新增节点:文件节点无此方法,目录节点重写此方法
public void addNode(Node node) throws Exception{
throw new Exception("Invalid exception");
}
//显示节点:文件与目录均实现此方法
abstract void display();
}

文件实现类:Filter

/**
* 实现文件节点
*/
public class Filer extends Node {
//通过构造器为文件节点命名
public Filer(String name) {
super(name);
}
//显示文件节点
@Override
public void display() {
System.out.println(name);
}
}

目录实现类:Noder

import java.util.*;
/**
* 实现目录节点
*/
public class Noder extends Node {
List nodeList = new ArrayList();//内部节点列表(包括文件和下级目录)
//通过构造器为当前目录节点赋名
public Noder(String name) {
super(name);
}
//新增节点
public void addNode(Node node) throws Exception{
nodeList.add(node);
}
//递归循环显示下级节点
@Override
void display() {
System.out.println(name);
for(Node node:nodeList){
node.display();
}
}
}

测试类:Clienter

import java.io.File;
public class Clienter {
public static void createTree(Node node) throws Exception{
File file = new File(node.name);
File[] f = file.listFiles();
for(File fi : f){
if(fi.isFile()){
Filer filer = new Filer(fi.getAbsolutePath());
node.addNode(filer);
}
if(fi.isDirectory()){
Noder noder = new Noder(fi.getAbsolutePath());
node.addNode(noder);
createTree(noder);//使用递归生成树结构
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Node noder = new Noder("E://ceshi");
try {
createTree(noder);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
noder.display();
}
}

执行输出结果:

E://ceshi
E:\ceshi\文件1.txt
E:\ceshi\目录1
E:\ceshi\目录1\文件2.txt
E:\ceshi\目录1\目录3
E:\ceshi\目录2
E:\ceshi\目录2\文件3.txt

从上述实现中可以看出:所谓组合模式,其实说的是对象包含对象的问题,通过组合的方式(在对象内部引用对象)来进行布局,我认为这种组合是区别于继承的,而另一层含义是指树形结构子节点的抽象(将叶子节点与数枝节点抽象为子节点),区别于普通的分别定义叶子节点与数枝节点的方式。

组合模式应用场景

这种组合模式正是应树形结构而生,所以组合模式的使用场景就是出现树形结构的地方。比如:文件目录显示,多及目录呈现等树形结构数据的操作。

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