结构性模式之---组合模式、HashMap源码剖析-阿里云开发者社区

结构性模式之---组合模式、HashMap源码剖析

2024-02-21 65

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简介： 结构性模式之---组合模式、HashMap源码剖析

1 看一个学校院系展示需求

编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，

一个学院有多个系。如图：

2 传统方案解决学校院系展示(类图)

3 传统方案解决学校院系展示存在的问题分析

将学院看做是学校的子类，系是学院的子类，这样实际上是站在组织大小来进行分层次的

实际上我们的要求是：在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系，因此这种方案，不能很好实现的管理的操作，比如对学院、系的添加，删除，遍历等

解决方案：把学校、院、系都看做是组织结构，他们之间没有继承的关系，而是一个树形结构，可以更好的实现管理操作。 => 组合模式

4 组合模式基本介绍

组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，它创建了对象组的树形结构，将对象组合成树状结构以表示“整体-部分”的层次关系。

组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。

这种类型的设计模式属于结构型模式。

组合模式使得用户对单个对象和组合对象的访问具有一致性，即：组合能让客户以一致的方式处理个别对象以及组合对象

对原理结构图的说明-即(组合模式的角色及职责)
Component :这是组合中对象声明接口，在适当情况下，实现所有类共有的接口默认行为,用于访问和管理Component 子部件, Component 可以是抽象类或者接口
Leaf : 在组合中表示叶子节点，叶子节点没有子节点,专业
Composite :非叶子节点， 用于存储子部件， 在 Component 接口中实现 子部件的相关操作，比如增加(add), 删除。

6 组合模式解决的问题

解决的问题

组合模式解决这样的问题，当我们的要处理的对象可以生成一颗树形结构，而我们要对树上的节点和叶子进行操作时，它能够提供一致的方式，而不用考虑它是节点还是叶子
对应的示意图

7 组合模式解决学校院系展示的应用实例

编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系。
思路分析和图解(类图)

package java设计模式.Component;

public abstract class OrganizationComponent {
    private String name;
    private String des;
    protected void add(OrganizationComponent organizationComponent){
        //默认实现，因为抽象方法子类必须继承，但有些子类不需要继承抽象方法
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent){
        //默认方法
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getDes() {
        return des;
    }

    public void setDes(String des) {
        this.des = des;
    }

    //构造器
    public OrganizationComponent(String name,String des){
        super();
        this.des=des;
        this.name=name;
    }
    //方法 print, 做成抽象的, 子类都需要实现
    protected abstract void print();

}

package com.atguigu.composite;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//University 就是 Composite , 可以管理 College
public class University extends OrganizationComponent {
    List<OrganizationComponent> organizationComponents = new ArrayList<OrganizationComponent>();
        // 构造器
        public University(String name, String des) {
            super(name, des);
            // TODO Auto-generated constructor stub
        }
        // 重写 add
        @Override
        protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {
            // TODO Auto-generated method stub
            organizationComponents.add(organizationComponent);
        }
        // 重写 remove
        @Override
        protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
            // TODO Auto-generated method stub
            organizationComponents.remove(organizationComponent);
        }
        @Override
        public String getName() {
            // TODO Auto-generated method stub
            return super.getName();
        }
        @Override
        public String getDes() {
            // TODO Auto-generated method stub
            return super.getDes();
        }
        // print 方法，就是输出 University 包含的学院
        @Override
        protected void print() {
            // TODO Auto-generated method stub
            System.out.println("--------------" + getName() + "--------------");
            //遍历 organizationComponents
            for (OrganizationComponent organizationComponent : organizationComponents) {
                organizationComponent.print();
            }
    }
}

package com.atguigu.composite;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class College extends OrganizationComponent {
    //List 中 存放的 Department
    List<OrganizationComponent> organizationComponents = new ArrayList<OrganizationComponent>();
    // 构造器
    public College(String name, String des) {
        super(name, des);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }
    // 重写 add
    @Override
    protected void add(OrganizationComponent organizationComponent) {
        // TODO Auto-generated method stub
        // 将来实际业务中，Colleage 的 add 和 University add 不一定完全一样
        organizationComponents.add(organizationComponent);
    }
    // 重写 remove
    @Override
    protected void remove(OrganizationComponent organizationComponent) {
        // TODO Auto-generated method stub
        organizationComponents.remove(organizationComponent);
    }
    @Override
    public String getName() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.getName();
    }
    @Override
    public String getDes() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.getDes();
    }
    // print 方法，就是输出 University 包含的学院
    @Override
    protected void print() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("--------------" + getName() + "--------------");
        //遍历 organizationComponents
        for (OrganizationComponent organizationComponent : organizationComponents) {
            organizationComponent.print();
        }
    }
}

package java设计模式.Component;

public class Department extends OrganizationComponent{
    //没有集合
    public Department(String name, String des) {
        super(name, des);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }
    //add , remove 就不用写了，因为他是叶子节点
    @Override
    public String getName() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.getName();
    }
    @Override
    public String getDes() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.getDes();
    }
    @Override
    protected void print() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(getName());
    }

}

package java设计模式.Component;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        //从大到小创建对象 学校
        OrganizationComponent university = new University("清华", " 中国顶级大学 ");
        //创建 学院
        OrganizationComponent computerCollege = new College("计算机学院", " 计算机学院 ");
        OrganizationComponent infoEngineercollege = new College("信息工程学院", " 信息工程学院 ");
        //创建各个学院下面的系(专业)
        computerCollege.add(new Department("软件工程", " 软件工程不错 "));
        computerCollege.add(new Department("网络工程", " 网络工程不错 "));
        computerCollege.add(new Department("计算机科学与技术", " 计算机科学与技术是老牌的专业 "));
        //
        infoEngineercollege.add(new Department("通信工程", " 通信工程不好学 "));
        infoEngineercollege.add(new Department("信息工程", " 信息工程好学 "));
        //将学院加入到 学校
        university.add(computerCollege);
        university.add(infoEngineercollege);
        //university.print();
        infoEngineercollege.print();


    }
}

8 组合模式在 JDK 集合的源码分析

Java 的集合类-HashMap 就使用了组合模式
代码分析+Debug 源码

package java设计模式.JDK;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class HashMapComp {
    public static void main(String[] args) {
        /*  1.Map就是一个抽象的构建(类似我们的Commoent）
            2.HashMap是一个中间的构建(Composite),实现/继承了相关方法
            3.Node是HashMap的静态内部类,类型Leaf叶子节点,这里就没有put,putall
            //static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>
        * */
        Map<Integer,String> hashMap=new HashMap<Integer,String>();
        hashMap.put(0,"西游记"); //直接存放在叶子节点
        Map<Integer,String> map=new HashMap<Integer,String>();
        map.put(1, "西游记");
        map.put(2, "红楼梦"); //..
        hashMap.putAll(map);
        System.out.println(hashMap);
    }
}