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一、生活场景

1、文件系统

下图是常见的计算机文件系统的一部分。

文件系统是一个树结构，树上长有节点。树的节点有两种:

• 树枝节点

即文件夹，有内部树结构，在图中涂有颜色；

• 树叶节点

另一种是文件，即树叶节点，没有内部树结构。

2、打印文件树结构

public class C01_InScene { public static void main(String[] args) { File file = new File("F:\\tree") ; fileTree(file, 0); } private static void fileTree(File file, int floor) { // 判断是否存在 if (file.exists()) { if (floor > 0) { // 循环打空格 for (int i = 0; i < floor; i++) { System.out.print(" "); } } if (file.isDirectory()) { System.out.println("+" + file.getName()); // 列出所有文件及文件夹 File[] files = file.listFiles(); if (null != files) { // 循环递归 for (File dirFile : files) { fileTree(dirFile, floor + 1); } } } else { System.out.println("-" + file.getName()); } } } }

执行效果：+代表文件夹，-代表文件。

+tree +dir1 +dir2 -dir2Leaf.txt -leaf1.txt -leaf2.txt -OneLeaf.txt -TwoLeaf.txt

3、组合模式描述

组合模式属于对象的结构模式，有时又叫做“部分——整体”模式。组合模式将对象组织到树结构中，可以用来描述整体与部分的关系。组合模式可以使客户端将单纯元素与复合元素同等看待。

二、组合模式-安全式

1、基础概念

安全式的组合模式要求管理聚集的方法只出现在树枝构件类中，而不出现在树叶构件类中。涉及到三个角色：

• 抽象构件(Component)角色

它给组合的对象定义出公共的接口及其默认行为，可以用来管理所有的子对象。组合对象通常把它所包含的子对象当做类型为Component的对象。在安全式的组合模式里，构件角色并不定义出管理子对象的方法，这一定义由树枝构件对象给出。

• 树叶构件(Leaf)角色

树叶对象是没有下级子对象的对象，定义出参加组合的原始对象的行为。

• 树枝构件(Composite)角色

代表参加组合的有下级子对象的对象。树枝构件类给出所有的管理子对象的方法，如add()、remove()以及getChild()。

2、模式图解

3、源代码实现

public class C02_Security_Model { public static void main(String[] args) { Composite root = new Composite("服装"); Composite composite1 = new Composite("男装"); Leaf manCoat = new Leaf("上衣"); Leaf manBottom = new Leaf("下衣"); composite1.addChild(manCoat); composite1.addChild(manBottom); Composite composite2 = new Composite("女装"); Leaf leaf1 = new Leaf("鞋子"); Leaf leaf2 = new Leaf("帽子"); root.addChild(leaf1); root.addChild(leaf2); root.addChild(composite1); root.addChild(composite2); root.printStruct(""); } } // 抽象构件角色类 interface Component { /* * 输出组件自身的名称 */ void printStruct(String preStr); } // 树枝构件角色类 class Composite implements Component{ // 用来存储组合对象中包含的子组件对象 private List<Component> childComponents = new ArrayList<Component>(); // 输出对象的名称 private String name; // 构造方法，传入组合对象的名字 public Composite (String name){ this.name = name; } /** * 聚集管理方法，增加一个子构件对象 * @param child 子构件对象 */ public void addChild(Component child){ childComponents.add(child); } /** * 聚集管理方法，删除一个子构件对象 * @param index 子构件对象的下标 */ public void removeChild(int index){ childComponents.remove(index); } /** * 聚集管理方法，返回所有子构件对象 */ public List getChild(){ return childComponents ; } /** * 输出对象的自身结构 * @param preStr 前缀，主要是按照层级拼接空格，实现向后缩进 */ @Override public void printStruct(String preStr) { //先输出自己 System.out.println(preStr+"+"+this.name); //如果还包含有子组件，那么就输出这些子组件对象 if (this.childComponents != null){ //添加两个空格，表示向后缩进两个空格 preStr = preStr+" "; //输出当前的子对象:使用函数递归的原理 for (Component c : childComponents) { c.printStruct(preStr); } } } } class Leaf implements Component{ // 输出叶子对象的名称 private String name; // 构造方法，传入叶子对象的名称 public Leaf (String name){ this.name = name ; } /** * 输出叶子对象的结构，叶子对象没有子对象，也就是输出叶子对象的名字 * @param preStr 前缀，主要是按照层级拼接的空格，实现向后缩进 */ @Override public void printStruct(String preStr) { System.out.println(preStr+"-"+name); } }

• 输出结果

+服装 -鞋子 -帽子 +男装 -上衣 -下衣 +女装

三、组合模式-透明式

1、概念图解

与安全式的组合模式不同的是，透明式的组合模式要求所有的具体构件类，不论树枝构件还是树叶构件，均符合一个固定接口。

2、源代码实现

public class C03_Transparent_Model { public static void main(String[] args) { Component1 root = new Composite1("服装"); Component1 c1 = new Composite1("男装"); Component1 c2 = new Composite1("女装"); Component1 leaf1 = new Leaf1("衬衫"); Component1 leaf2 = new Leaf1("夹克"); Component1 leaf3 = new Leaf1("裙子"); Component1 leaf4 = new Leaf1("套装"); root.addChild(c1); root.addChild(c2); c1.addChild(leaf1); c1.addChild(leaf2); c2.addChild(leaf3); c2.addChild(leaf4); root.printStruct(""); } } abstract class Component1 { /** * 输出组件自身的名称 */ public abstract void printStruct(String preStr); // 聚集管理方法，增加一个子构件对象 public void addChild(Component1 child){ /** * 缺省实现，抛出异常，因为叶子对象没有此功能 * 或者子组件没有实现这个功能 */ throw new UnsupportedOperationException("对象不支持此功能"); } // 聚集管理方法，删除一个子构件对象 public void removeChild(int index){ /** * 缺省实现，抛出异常，因为叶子对象没有此功能 * 或者子组件没有实现这个功能 */ throw new UnsupportedOperationException("对象不支持此功能"); } // 聚集管理方法，返回所有子构件对象 public List<Component1> getChild(){ /** * 缺省实现，抛出异常，因为叶子对象没有此功能 * 或者子组件没有实现这个功能 */ throw new UnsupportedOperationException("对象不支持此功能"); } } class Composite1 extends Component1 { // 用来存储组合对象中包含的子组件对象 private List<Component1> childComponents = new ArrayList<Component1>(); // 输出对象名称 private String name ; public Composite1 (String name){ this.name = name; } /** * 聚集管理方法，增加一个子构件对象 * @param child 子构件对象 */ public void addChild(Component1 child){ childComponents.add(child); } /** * 聚集管理方法，删除一个子构件对象 * @param index 子构件对象的下标 */ public void removeChild(int index){ childComponents.remove(index); } // 聚集管理方法，返回所有子构件对象 public List<Component1> getChild(){ return childComponents ; } /** * 输出对象的自身结构 * @param preStr 前缀，主要是按照层级拼接空格，实现向后缩进 */ @Override public void printStruct(String preStr) { // 首先输出自己名称 System.out.println(preStr+"+"+this.name); // 如果还包含有子组件，那么就输出这些子组件对象 preStr = preStr + " "; if (this.childComponents != null) { // 添加两个空格,表示向后缩进 for (Component1 c : childComponents) { ////递归输出每个子对象 c.printStruct(preStr); } } } } class Leaf1 extends Component1 { private String name; public Leaf1 (String name){ this.name = name; } /** * 输出叶子对象的结构，叶子对象没有子对象，也就是输出叶子对象的名字 * @param preStr 前缀，主要是按照层级拼接的空格，实现向后缩进 */ @Override public void printStruct(String preStr) { System.out.println(preStr+"-"+name); } }

四、JDK中应用

1、HashMap结构图

2、分层结构

• interface Map
• class AbstractMap implements Map
• HashMap extends AbstractMap implements Map
• interface Map.Entry
• Node implements Map.Entry

3、源代码

• 存储叶子节点

public V put(K var1, V var2) { return this.putVal(hash(var1), var1, var2, false, true); } final V putVal(int var1, K var2, V var3, boolean var4, boolean var5) { HashMap.Node[] var6 = this.table; ....... }

• 存储树枝节点

public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> var1) { this.putMapEntries(var1, true); }

五、源代码地址

GitHub·地址 https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent GitEE·地址 https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent