沒有效能瓶頸的無限極選單樹應該這樣設計
阿新 • • 發佈：2021-11-04
本文節選自《設計模式就該這樣學》
1 使用透明組合模式實現課程目錄結構
以一門網路課程為例，我們設計一個課程的關係結構。比如，我們有Java入門課程、人工智慧課程、Java設計模式、原始碼分析、軟技能等，而Java設計模式、原始碼分析、軟技能又屬於Java架構師系列課程包，每個課程的定價都不一樣。但是，這些課程不論怎麼組合，都有一些共性，而且是整體和部分的關係，可以用組合模式來設計。首先建立一個頂層的抽象元件CourseComponent類。
/** * Created by Tom. */ public abstract class CourseComponent { public void addChild(CourseComponent catalogComponent){ throw new UnsupportedOperationException("不支援新增操作"); } public void removeChild(CourseComponent catalogComponent){ throw new UnsupportedOperationException("不支援刪除操作"); } public String getName(CourseComponent catalogComponent){ throw new UnsupportedOperationException("不支援獲取名稱操作"); } public double getPrice(CourseComponent catalogComponent){ throw new UnsupportedOperationException("不支援獲取價格操作"); } public void print(){ throw new UnsupportedOperationException("不支援列印操作"); } }
把所有可能用到的方法都定義到這個頂層的抽象元件中，但是不寫任何邏輯處理的程式碼，而是直接拋異常。這裡，有些小夥伴會有疑惑，為什麼不用抽象方法？因為用了抽象方法，其子類就必須實現，這樣便體現不出各子類的細微差異。所以子類繼承此抽象類後，只需要重寫有差異的方法覆蓋父類的方法即可。
然後分別建立課程Course類和課程包CoursePackage類。建立Course類的程式碼如下。
/** * Created by Tom. */ public class Course extends CourseComponent { private String name; private double price; public Course(String name, double price) { this.name = name; this.price = price; } @Override public String getName(CourseComponent catalogComponent) { return this.name; } @Override public double getPrice(CourseComponent catalogComponent) { return this.price; } @Override public void print() { System.out.println(name + " (￥" + price + "元)"); } }
建立CoursePackage類的程式碼如下。
/** * Created by Tom. */ public class CoursePackage extends CourseComponent { private List<CourseComponent> items = new ArrayList<CourseComponent>(); private String name; private Integer level; public CoursePackage(String name, Integer level) { this.name = name; this.level = level; } @Override public void addChild(CourseComponent catalogComponent) { items.add(catalogComponent); } @Override public String getName(CourseComponent catalogComponent) { return this.name; } @Override public void removeChild(CourseComponent catalogComponent) { items.remove(catalogComponent); } @Override public void print() { System.out.println(this.name); for(CourseComponent catalogComponent : items){ //控制顯示格式 if(this.level != null){ for(int i = 0; i < this.level; i ++){ //列印空格控制格式 System.out.print(" "); } for(int i = 0; i < this.level; i ++){ //每一行開始列印一個+號 if(i == 0){ System.out.print("+"); } System.out.print("-"); } } //列印標題 catalogComponent.print(); } } }
最後編寫客戶端測試程式碼。
public static void main(String[] args) {
System.out.println("============透明組合模式===========");
CourseComponent javaBase = new Course("Java入門課程",8280);
CourseComponent ai = new Course("人工智慧",5000);
CourseComponent packageCourse = new CoursePackage("Java架構師課程",2);
CourseComponent design = new Course("Java設計模式",1500);
CourseComponent source = new Course("原始碼分析",2000);
CourseComponent softSkill = new Course("軟技能",3000);
packageCourse.addChild(design);
packageCourse.addChild(source);
packageCourse.addChild(softSkill);
CourseComponent catalog = new CoursePackage("課程主目錄",1);
catalog.addChild(javaBase);
catalog.addChild(ai);
catalog.addChild(packageCourse);
catalog.print();
}
執行結果如下圖所示。
透明組合模式把所有公共方法都定義在 Component 中，這樣客戶端就不需要區分操作物件是葉子節點還是樹枝節點；但是，葉子節點會繼承一些它不需要（管理子類操作的方法）的方法，這與設計模式的介面隔離原則相違背。
2 使用安全組合模式實現無限級檔案系統
再舉一個程式設計師更熟悉的例子。對於程式設計師來說，電腦是每天都要接觸的。電腦的檔案系統其實就是一個典型的樹形結構，目錄包含資料夾和檔案，資料夾裡面又可以包含資料夾和檔案。下面用程式碼來實現一個目錄系統。
檔案系統有兩個大的層次：資料夾和檔案。其中，資料夾能容納其他層次，為樹枝節點；檔案是最小單位，為葉子節點。由於目錄系統層次較少，且樹枝節點（資料夾）結構相對穩定，而檔案其實可以有很多型別，所以我們選擇使用安全組合模式來實現目錄系統，可以避免為葉子節點型別（檔案）引入冗餘方法。首先建立頂層的抽象元件Directory類。
public abstract class Directory {
protected String name;
public Directory(String name) {
this.name = name;
}
public abstract void show();
}
然後分別建立File類和Folder類。建立File類的程式碼如下。
public class File extends Directory {
public File(String name) {
super(name);
}
@Override
public void show() {
System.out.println(this.name);
}
}
建立Folder類的程式碼如下。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Folder extends Directory {
private List<Directory> dirs;
private Integer level;
public Folder(String name,Integer level) {
super(name);
this.level = level;
this.dirs = new ArrayList<Directory>();
}
@Override
public void show() {
System.out.println(this.name);
for (Directory dir : this.dirs) {
//控制顯示格式
if(this.level != null){
for(int i = 0; i < this.level; i ++){
//列印空格控制格式
System.out.print(" ");
}
for(int i = 0; i < this.level; i ++){
//每一行開始列印一個+號
if(i == 0){ System.out.print("+"); }
System.out.print("-");
}
}
//列印名稱
dir.show();
}
}
public boolean add(Directory dir) {
return this.dirs.add(dir);
}
public boolean remove(Directory dir) {
return this.dirs.remove(dir);
}
public Directory get(int index) {
return this.dirs.get(index);
}
public void list(){
for (Directory dir : this.dirs) {
System.out.println(dir.name);
}
}
}
注意，Folder類不僅覆蓋了頂層的show()方法，還增加了list()方法。
最後編寫客戶端測試程式碼。
public static void main(String[] args) {
System.out.println("============安全組合模式===========");
File qq = new File("QQ.exe");
File wx = new File("微信.exe");
Folder office = new Folder("辦公軟體",2);
File word = new File("Word.exe");
File ppt = new File("PowerPoint.exe");
File excel = new File("Excel.exe");
office.add(word);
office.add(ppt);
office.add(excel);
Folder wps = new Folder("金山軟體",3);
wps.add(new File("WPS.exe"));
office.add(wps);
Folder root = new Folder("根目錄",1);
root.add(qq);
root.add(wx);
root.add(office);
System.out.println("----------show()方法效果-----------");
root.show();
System.out.println("----------list()方法效果-----------");
root.list();
}
執行結果如下圖所示。
安全組合模式的好處是介面定義職責清晰，符合設計模式的單一職責原則和介面隔離原則；缺點是客戶需要區分樹枝節點和葉子節點，這樣才能正確處理各個層次的操作，客戶端無法依賴抽象介面（Component），違背了設計模式的依賴倒置原則。
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