Java怎么實現樹形結構管理的組合設計模式

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介紹

Java組合模式(Composite Pattern)是一種結構型設計模式,允許你將對象組合成樹狀結構,并且能像使用獨立對象一樣使用它們.

組合模式包含以下3種角色:

• 抽象構建(Component):是組合中對象聲明接口,可以包含其他對象,可以定義公共行為和管理子對象的方法.

• 葉子節點(Leaf):是組合中的簡單對象,沒有包含其他對象的能力.

• 組合節點(Composite):有葉子節點和組合節點作為子節點的對象,通常會把子節點存儲到一個結合中,實現抽象構建接口中的方法.

組合模式的核心思想是將葉子節點和組合節點看作同一種類型的對象,讓它們擁有相同的接口,從而在使用時能夠無差別對待.

實現

假設我們正在編寫一個文件系統的程序,需要實現對目錄和文件的管理.我們可以使用組合模式來處理這種問題.

抽象構件

public abstract class AbstractFile {
    protected String name;
    public AbstractFile(String name) {
        this.name = name;
    }
    /**
     * 輸入文件名;包含節點下的子節點
     */
    public abstract void display();
    /**
     * 添加文件
     * @param file
     */
    public abstract void add(AbstractFile file);
    /**
     * 刪除文件
     * @param file
     */
    public abstract void remove(AbstractFile file);
}

葉子節點

public class File extends AbstractFile {
    public File(String name) {
        super(name);
    }
    /**
     * 輸入文件名;包含節點下的子節點
     */
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("這是文件:" + name);
    }
    /**
     * 添加文件
     *
     * @param file
     */
    @Override
    public void add(AbstractFile file) {
        throw new UnsupportedOperationException("文件不支持添加操作");
    }
    /**
     * 刪除文件
     *
     * @param file
     */
    @Override
    public void remove(AbstractFile file) {
        throw new UnsupportedOperationException("文件不支持刪除操作");
    }
}

組合節點

public class Directory extends AbstractFile {
    private List<AbstractFile> fileList = new ArrayList<>();
    public Directory(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void add(AbstractFile file) {
        fileList.add(file);
    }
    @Override
    public void remove(AbstractFile file) {
        fileList.remove(file);
    }
    /**
     * 輸入文件名;包含節點下的子節點
     */
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("這是目錄:" + name);
        fileList.forEach(AbstractFile::display);
    }
}

測試

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractFile root = new Directory("根目錄");
        AbstractFile file1 = new File("文件1");
        AbstractFile file2 = new File("文件2");
        AbstractFile file3 = new File("文件3");
        AbstractFile file4 = new File("文件4");
        AbstractFile directory1 = new Directory("目錄1");
        AbstractFile directory2 = new Directory("目錄2");
        directory1.add(file1);
        directory1.add(file2);
        directory1.add(directory2);
        directory2.add(file3);
        directory2.add(file4);
        root.add(directory1);
        root.display();
    }
}

以上代碼是一個完整的Java組合模式的示例,實現了一個簡單的文件系統結構.根據文件和目錄的特點,將其抽象為AbstractFile類,并定義了name屬性以及抽象方法add();remove();display()并實現了兩個具體的子類File和Directory.

在Directory類中,使用了一個List來儲存文件和子目錄,實現了add()和remove()方法,可以像其中添加和刪除文件和子目錄.同時display()方法遍歷并打印出其子節點信息.

在File類中,由于文件沒有子節點,因此在add()和remove()方法中拋出了UnsupportedOperationException異常,同時display()直接打印出文件信息.

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