结构性模式之---组合模式、HashMap源码剖析

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大数据开发治理平台 DataWorks,不限时长
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:

image.png

2 传统方案解决学校院系展示(类图)

image.png

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

image.png

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

  1. 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
  2. 对应的示意图
  3. image.png

7 组合模式解决学校院系展示的 应用实例

  1. 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。
  2. 思路分析和图解(类图)

image.png

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();


    }
}

image.png

8 组合模式在 JDK 集合的源码分析

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

image.png

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);
    }
}

Map和AbstractMap为Componet,为抽象层

image.png

ctrl+h查看子类

image.png

image.png

image.png

具体的 Composite

image.png

image.png

image.png

image.png

9 组合模式的注意事项和细节

简化客户端操作。客户端只需要面对一致的对象而不用考虑整体部分或者节点叶子的问题。

具有较强的扩展性。当我们要更改组合对象时,我们只需要调整内部的层次关系,客户端不用做出任何改动.

方便创建出复杂的层次结构。客户端不用理会组合里面的组成细节,容易添加节点或者叶子从而创建出复杂的树形结构.

需要遍历组织机构,或者处理的对象具有树形结构时, 非常适合使用组合模式.

要求较高的抽象性,如果节点和叶子有很多差异性的话,比如很多方法和属性都不一样,不适合使用组合模式.


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