Android的设计模式-组合模式

前言

Android的设计模式系列文章介绍，欢迎关注，持续更新中：

Android的设计模式-设计模式的六大原则
创建型模式：
Android的设计模式-单例模式
Android的设计模式-建造者模式
Android的设计模式-工厂方法模式
Android的设计模式-简单工厂模式
Android的设计模式-抽象工厂模式
Android的设计模式-原型模式
行为型模式：
Android的设计模式-策略模式
Android的设计模式-状态模式
Android的设计模式-责任链模式
Android的设计模式-观察者模式
Android的设计模式-模板方法模式
Android的设计模式-迭代器模式
Android的设计模式-备忘录模式
Android的设计模式-访问者模式
Android的设计模式-中介者模式
Android的设计模式-解释器模式
Android的设计模式-命令模式
结构型模式：
Android的设计模式-代理模式
Android的设计模式-组合模式
Android的设计模式-适配器模式
Android的设计模式-装饰者模式
Android的设计模式-享元模式

1.定义

将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

2.介绍

组合模式属于结构型模式。
组合模式有时叫做部分—整体模式，主要是描述部分与整体的关系。
组合模式实际上就是个树形结构，一棵树的节点如果没有分支，就是叶子节点;如果存在分支，则是树枝节点。
我们平时遇到的最典型的组合结构就是文件和文件夹了，具体的文件就是叶子节点，而文件夹下还可以存在文件和文件夹，所以文件夹一般是树枝节点。

3.UML类图

角色说明：

Component（抽象组件角色）：定义参加组合对象的共有方法和属性，可以定义一些默认的函数或属性。
Leaf（叶子节点）：叶子没有子节点，因此是组合树的最小构建单元。
Composite（树枝节点）：定义所有枝干节点的行为，存储子节点，实现相关操作。

4.实现（透明的组合模式）

下面以网站页面为例子，一个页面有多个栏目以及内容，栏目又可以包含子栏目以及具体内容，这就是一个树形结构。如下图：

4.1 创建抽象组件角色

这里就是一个网站的抽象页面元素：

    public abstract class PageElement {//页面        protected List<PageElement> mPageElements = new ArrayList<>();//用来保存页面元素        private String name;        public PageElement(String name) {            this.name = name;        }        public abstract void addPageElement(PageElement pageElement);//添加栏目或者具体内容        public abstract void rmPageElement(PageElement pageElement);//删除栏目或者具体内容                public abstract void clear();//清空所有元素        public abstract void print(String placeholder);//打印页面结构                public String getName() {            return name;        }    }

4.2 创建叶子节点

叶子节点继承了抽象组件角色，但是由于没有分支，所以一些添加删除操作是实现不了的。叶子节点都是一些具体的内容，比如具体的音乐内容、视屏内容等等。

    public class Content extends PageElement {//具体内容        public Content(String name) {            super(name);        }        @Override        public void addPageElement(PageElement pageElement) {            throw new UnsupportedOperationException("不支持此操作");        }        @Override        public void rmPageElement(PageElement pageElement) {            throw new UnsupportedOperationException("不支持此操作");        }        @Override        public void clear() {            throw new UnsupportedOperationException("不支持此操作");        }        @Override        public void print(String placeholder) {            System.out.println(placeholder + "──" + getName());        }            }

4.3 创建树枝节点

树枝节点能够删除添加叶子或树枝。

     public class Column extends PageElement {//栏目        public Column(String name) {            super(name);        }        @Override        public void addPageElement(PageElement pageElement) {            mPageElements.add(pageElement);        }        @Override        public void rmPageElement(PageElement pageElement) {            mPageElements.remove(pageElement);        }        @Override        public void clear() {            mPageElements.clear();        }                /**         * @param placeholder 占位符         */        @Override        public void print(String placeholder) {            //利用递归来打印文件夹结构            System.out.println(placeholder + "└──" + getName());            Iterator<PageElement> i = mPageElements.iterator();            while (i.hasNext()) {                PageElement pageElement = i.next();                pageElement.print(placeholder + "   ");            }        }    }

4.4 客户端测试：

    public void test() {        //创建网站根页面 root        PageElement root = new Column("网站页面");        //网站页面添加两个栏目：音乐,视屏;以及一个广告内容。        PageElement music = new Column("音乐");        PageElement video = new Column("视屏");        PageElement ad = new Content("广告");        root.addPageElement(music);        root.addPageElement(video);        root.addPageElement(ad);        //音乐栏目添加两个子栏目：国语,粤语        PageElement chineseMusic = new Column("国语");        PageElement cantoneseMusic = new Column("粤语");        music.addPageElement(chineseMusic);        music.addPageElement(cantoneseMusic);        //国语,粤语栏目添加具体内容        chineseMusic.addPageElement(new Content("十年.mp3"));        cantoneseMusic.addPageElement(new Content("明年今日.mp3"));        //视频栏目添加具体内容        video.addPageElement(new Content("唐伯虎点秋香.avi"));        //打印整个页面的内容        root.print("");    }

输出结果：

└──网站页面   └──音乐      └──国语         ──十年.mp3      └──粤语         ──明年今日.mp3   └──视屏      ──唐伯虎点秋香.avi   ──广告

4.5 其他说明：

上面的例子可以看到叶子节点其实并不需要添加删除等方法，但由于叶子节点实际上是依赖了抽象组件角色。一方面，这遵循了依赖倒置原则——依赖抽象，而不依赖具体实现;同时，也保证了叶子节点跟树枝节点具体相同的结构，即他们具有同样的方法接口，能够让客户端以一致的方式去处理单个对象和组合对象。但另一方，这违反了单一职责原则与接口隔离原则，让叶子节点继承了它本不应该有的方法，并且不太优雅的抛出了 UnsupportedOperationException 。这实际叫透明的组合模式。

5. 安全的组合模式

另外一种组合模式叫安全的组合模式。这种模式客户端在使用的时候必须依赖具体的实现，这违反了依赖倒置原则，但遵循了单一职责原则与接口隔离原则。

5.1 实现

    public abstract class PageElement {//页面        private String name;        public PageElement(String name) {            this.name = name;        }        //抽象组件角色去掉增删等接口        public abstract void print(String placeholder);        public String getName() {            return name;        }    }        public class Content extends PageElement {//具体内容，只专注自己的职责        public Content(String name) {            super(name);        }                @Override        public void print(String placeholder) {            System.out.println(placeholder + "──" + getName());        }    }        public class Column extends PageElement {//栏目        private List<PageElement> mPageElements = new ArrayList<>();//用来保存页面元素        public Column(String name) {            super(name);        }        public void addPageElement(PageElement pageElement) {            mPageElements.add(pageElement);        }        public void rmPageElement(PageElement pageElement) {            mPageElements.remove(pageElement);        }        public void clear() {            mPageElements.clear();        }        @Override        public void print(String placeholder) {            System.out.println(placeholder + "└──" + getName());            Iterator<PageElement> i = mPageElements.iterator();            while (i.hasNext()) {                PageElement pageElement = i.next();                pageElement.print(placeholder + "   ");            }        }    }        public void test() {//客户端测试方法        //依赖具体的实现类Column        Column root = new Column("网站页面");               Column music = new Column("音乐");        Column video = new Column("视屏");        PageElement ad = new Content("广告");        root.addPageElement(music);        root.addPageElement(video);        root.addPageElement(ad);        Column chineseMusic = new Column("国语");        Column cantoneseMusic = new Column("粤语");        music.addPageElement(chineseMusic);        music.addPageElement(cantoneseMusic);        chineseMusic.addPageElement(new Content("十年.mp3"));        cantoneseMusic.addPageElement(new Content("明年今日.mp3"));        video.addPageElement(new Content("唐伯虎点秋香.avi"));        root.print("");    }

5.2 对比

安全的组合模式将职责区分开来放在不同的接口中，这样一来，设计上就比较安全，也遵循了单一职责原则和接口隔离原则，但是也让客户端必须依赖于具体的实现；透明的组合模式，以违反单一职责原则和接口隔离原则来换取透明性，但遵循依赖倒置原则，客户端可以直接依赖于抽象组件即可，将叶子和树枝一视同仁，也就是说，一个元素究竟是枝干节点还是叶子节点，对客户端是透明的。
　　一方面，我们写代码时应该遵循各种设计原则，但实际上，有些设计模式原则在使用时会发生冲突，这就需要我们根据实际情况去衡量做出取舍，适合自己的才是最好的。

6. 应用场景

表示对象的部分-整体层次结构时。
从一个整体中能够独立出部分模块或功能时。

7. 优点

高层模块（客户端）调用简单。局部和整体都是同样的结构，客户端无需关心是局部还是整体。
新增节点容易。无需对现有类库进行任何修改，符合开闭原则。

8. 缺点

不同的组合模式实现有不同的缺点，具体看上面的分析。

9. Android中的源码分析

Android源码中，ViewGroup 和 View就是典型的组合模式。

9.1 View类

View相当与叶子节点，里面没有添加删除View等操作。

    public class View implements Drawable.Callback, KeyEvent.Callback, AccessibilityEventSource {        //具体代码略    }

9.2 ViewGroup类

ViewGroup实际上是View的子类，同时ViewGroup中实现了添加删除View等操作，因此可以作为容器存放view。

    public abstract class ViewGroup extends android.view.View implements ViewParent, ViewManager {//继承View        @Override        public void addView(View child, android.view.ViewGroup.LayoutParams params) {//添加view            //具体实现代码略        }        @Override        public void updateViewLayout(View view, android.view.ViewGroup.LayoutParams params) {//更新view             //具体实现代码略        }        @Override        public void removeView(View view) {//移除view            //具体实现代码略        }        //其他代码略    }

9.3 ViewManager接口

实际上ViewGroup中的了添加删除View是实现了ViewManager接口中的方法：

public interface ViewManager{    public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params);    public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params);    public void removeView(View view);}

9.4 其他

可以看出ViewGroup 和 View 使用的是安全的组合模式，而不是透明的组合模式。

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