设计模式-20软工第6周安排-结构型模式-组合模式、装饰模式

师说

树形结构不论在生活中或者是开发中都是一种非常常见的结构，一个容器对象（如文件夹）下可以存放多种不同的叶子对象或者容器对象，容器对象与叶子对象之间属性差别可能非常大。组合模式为解决此类问题而诞生，它可以让叶子对象和容器对象的使用具有一致性。而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。比如：Swing中，Button、Checkbox等组件都是树叶，而Container容器是树枝；比如：文本编辑时，可以单个字编辑，也可以整段编辑，还可以全文编辑；文件复制时，可以一个一个文件复制，也可以整个文件夹复制等等情况。

下面我们以公司的层级结构为例，（选自《大话设计模式》）。

这幅图表示的是部分与整体的关系，因此我们就可以考虑使用组合模式。另外，细细分析图中的结构与组成，我们可以得出以下UML图：

组合模式的关键是定义了一个抽象构件类，它既可以代表叶子，又可以代表容器，而客户端针对该抽象构件类进行编程，无须知道它到底表示的是叶子还是容器，可以对其进行统一处理。同时容器对象与抽象构件类之间还建立一个聚合关联关系，在容器对象中既可以包含叶子，也可以包含容器，以此实现递归组合，形成一个树形结构。

也可以看我大三以前的上这门课时的博客：

设计模式-结构型模式-结构型模式概述
 设计模式-结构型模式-组合模式
 设计模式-结构型模式-装饰器模式

组合模式

案例：公司的人事管理，就是领导与被领导。

根据这个人事图，最先设计的 UML 图是：

有没有发现，接口里有好多方法重复了呢？

改进版的 UML 看起来很不错额，最起码干掉了一个 IRoot 接口，整个类图看起来简洁很多而且方法也不重复，但仔细看看，真的改好了吗？

现在我们能理解了吧，上一个类图中 ILeaf 接口中的 getInfo() 方法有重大的嫌疑，你再回去仔细瞧瞧

那现在这个类图行了吗？这个时候我们的理解一下接口的作用了：
接口的作用：定义共性，凡是其他接口有的，另一个接口就没必要重复了。

上一图中 ICop 中 getInfo() 是不是和 IBranch 中的 getSubordinateInfo() 功能上重复了，所以还得改，最终才有这个版本的类图。

也许你已经发现，怎么和文章中的第一个图那么相似呢？

对的，这个就是组合模式图了，也就是说，如果你把自己的项目优化优化，也许不知不觉中就在使用了组合模式。

组合模式的几个角色：

抽象构件（Component）：定义参加组合的对象的共有方法和属性，可以定义一些默认的行为或属性，比如 getInfo
叶子构件（Leaf）：叶子对象，其下没有分支。
树枝构件（Composit）：树枝对象，它的作用是组合树枝节点和叶子节点。

组合的适用场合：

你想表示对象的部分 - 整体层次结构。
你希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象

优点：

组合模式可以很容易的增加新的构件。
使用组合模式可以使客户端变的很容易设计，因为客户端可以对组合和叶节点一视同仁。

缺点：

使用组合模式后，控制树枝构件的类型不太容易。
用继承的方法来增加新的行为很困难。

PS：如果不太明白组合是什么，可以先了解一下组合与继承

装饰模式

定义

装饰模式（Decorator）动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰模式比生成子类更加灵活。

这里可以举一个生活中的例子，一个蛋糕，在蛋糕上摆上水果，这个蛋糕就变成了水果蛋糕，给这个水果蛋糕插上蜡烛，它就变成了一个生日蛋糕。（这是Head First中的一个例子，个人觉得非常的形象，记忆犹新）。

分析

如果我们需要扩展一个类的功能，你会怎么做呢？如果直接修改这个类，我们就违反了开闭原则（对修改关闭，对扩展开放）。

我们可以继承这个类，写一个这个类的子类，用于实现扩展功能，也可以使用组合（将这个类作为成员变量），达到相同的效果。

我们将继承这种关系称为is-a，组合这种关系称为use-a。is-a的耦合程度要高于use-a，所以我们经常可以听到这样的说法：组合优于继承，原因就是这两种关系的耦合程度不同。

装饰模式的核心思想，其实就是用组合代替继承。

图解

这里可以看出，装饰者模式的特点是，装饰者实现了被装饰对象的接口，同时又将被装饰对象作为了成员变量

实例

这里举一个咖啡店的例子，咖啡的原料是咖啡豆，我们可以使用咖啡豆和牛奶、蜂蜜、摩卡组合出不同价格、不同口味的咖啡。

这里咖啡豆就是被装饰的对象，也就是图示中的ConcreteComponent，饮品类就是我们抽象出的Component，定义了展示价格和材料两个方法。牛奶、蜂蜜、摩卡是装饰对象，也就是图中的ConcreteDecoratorA、ConcreteDecoratorB。他们抽象出的Decorator，同样定义了展示价格和材料两个方法，具体类图与实现如下：

代码

/**
 * 饮品
 */
public interface Beverage {
    /** 获取描述 */
    String getDescription();
    /** 获取金额 */
    double getPrice();
}

/**
 * 咖啡豆1
 */
public class CoffeeBean1 implements Beverage {

    @Override
    public String getDescription() {
        return "第一种咖啡豆";
    }

    @Override
    public double getPrice() {
        return 10d;
    }
}

/**
 * 咖啡豆2
 */
public class CoffeeBean2 implements Beverage{
    @Override
    public String getDescription() {
        return "第一种咖啡豆";
    }

    @Override
    public double getPrice() {
        return 12.5d;
    }
}

/**
 * 装饰器
 */
public class Decorator implements Beverage{

    protected Beverage coffee;

    @Override
    public String getDescription() {
        return "装饰器，由子类重写方法";
    }

    @Override
    public double getPrice() {
        return 0;
    }
}

/**
 * 蜂蜜
 */
public class Honey extends Decorator {
    public Honey(Beverage coffee) {
        this.coffee = coffee;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return coffee.getDescription() + "加蜂蜜";
    }

    @Override
    public double getPrice() {
        return coffee.getPrice() + 4.5d;
    }
}

/**
 * 牛奶
 */
public class Milk extends Decorator {
    public Milk(Beverage coffee) {
        this.coffee = coffee;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return coffee.getDescription() + "加牛奶";
    }

    @Override
    public double getPrice() {
        return coffee.getPrice() + 1.5d;
    }
}

/**
 * 摩卡
 */
public class Mocha extends Decorator {
    public Mocha(Beverage coffee) {
        this.coffee = coffee;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return coffee.getDescription() + "加摩卡";
    }

    @Override
    public double getPrice() {
        return coffee.getPrice() + 2.5d;
    }
}

/**
 * 测试类
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        CoffeeBean1 coffee1 = new CoffeeBean1();
        CoffeeBean2 coffee2 = new CoffeeBean2();

        // 加蜂蜜
        Beverage honey = new Honey(coffee1);
        // 加摩卡
        Beverage mocha = new Mocha(honey);
        System.out.println(mocha.getDescription());
        System.out.println(mocha.getPrice());

        // 加牛奶
        Milk milk = new Milk(coffee2);
        System.out.println(milk.getDescription());
        System.out.println(milk.getPrice());
    }
}

结果：

第一种咖啡豆加蜂蜜加摩卡
17.0
第一种咖啡豆加牛奶
14.0

参考资料

20软工第6周安排
 组合模式（Composite Pattern ）
三分钟带您搞懂装饰模式