[OO 設計模式] Composite 模式 : 樹狀結構的設計模式

前言 :
在 Iterator Design Pattern 我們使用了迭代模式來走訪 Menu 中的每一個 MenuItem, 雖然可行但只適用於一維的資料結構. 如果考慮更生活化的應用, 在一個總 Menu 中含有咖啡, 晚餐與點心的 Menu, 而每個 Menu 又有各自的 Menu 與 Menu Item, 也就是說這個 Menu 是類似於 Tree 的資料結構 (參考下圖), 這時你可以考慮使用 Composite Pattern.


Composite Pattern 介紹 :
考慮前面所述, 這時 Iterator 一維的資料走訪已經不敷使用, 取而代之的是我們將採用 Composite Pattern 來表示樹狀的資料結構 (參考下圖) :


而有關樹狀的結構以 node 來代表每一個在樹狀結構中的 component, 在這之前我們先來看看 Composite Pattern 的定義 : 

The Composite Pattern allows you to compose objects into tree structures to represent part-whole hierarchies. Composite lets clients treat individual objects and compositions of objects uniformly.

簡而言之就是透過 Composite Pattern 讓你可以將個別的 Component 組織成一個樹狀結構. 並且你在處理一個 Component 或者是一個樹狀結構的 Components 並沒有區別. 而所謂的 leaf node 就是沒有 children 的 component. 接著我們來看看 Composite Pattern 的 UML 類別圖 :


範例代碼 :
有了這些概念後, 接下來我們要來重新定義 UML 類別圖來解決樹形結構的 Menu 問題 :


相關代碼如下 :

- MenuComponent.java :

view plaincopy to clipboardprint?

1. package hf.dp.composite;  
2.   
3.   
4. public abstract class MenuComponent {  
5.     public void add(MenuComponent comp){throw new UnsupportedOperationException();}   
6.     public void remove(MenuComponent comp){throw new UnsupportedOperationException();}    
7.     public MenuComponent getChild(int i){throw new UnsupportedOperationException();}      
8.     public String getName(){throw new UnsupportedOperationException();}  
9.     public String getDescription(){throw new UnsupportedOperationException();}  
10.     public double getPrice(){throw new UnsupportedOperationException();};  
11.     public boolean isVegetarian(){throw new UnsupportedOperationException();}  
12.     public void print(){throw new UnsupportedOperationException();};  
13. }  

- MenuItem.java : (Leaf node)

view plaincopy to clipboardprint?

1. package hf.dp.composite;  
2.   
3. public class MenuItem extends MenuComponent{  
4.     private String name;  
5.     private String description;  
6.     private boolean isVeget;  
7.     private double price;  
8.       
9.     public MenuItem(String name, String des, boolean isVeget, double price)  
10.     {  
11.         this.name = name;  
12.         this.description = des;  
13.         this.isVeget = isVeget;  
14.         this.price = price;  
15.     }  
16.   
17.     @Override  
18.     public String getName() {  
19.         return name;  
20.     }  
21.   
22.     @Override  
23.     public String getDescription() {  
24.         return description;  
25.     }  
26.   
27.     @Override  
28.     public boolean isVegetarian() {  
29.         return isVeget;  
30.     }  
31.   
32.     @Override  
33.     public double getPrice() {  
34.         return price;  
35.     }  
36.   
37.     @Override  
38.     public void print()  
39.     {  
40.         System.out.print("\t"+getName());  
41.         if(isVegetarian())  
42.         {  
43.             System.out.print("(v)");              
44.         }  
45.         System.out.println(", Price="+getPrice());  
46.         System.out.println("\t"+getDescription());  
47.     }  
48. }  

- Menu.java : (Composite Node)

view plaincopy to clipboardprint?

1. package hf.dp.composite;  
2.   
3. import java.util.ArrayList;  
4. import java.util.Iterator;  
5.   
6. public class Menu extends MenuComponent{  
7.     private String name;  
8.     private String description;  
9.     private ArrayList menuComponents;  
10.       
11.     public Menu(String name, String dest)  
12.     {  
13.         this.name = name;  
14.         this.description = dest;  
15.         menuComponents = new ArrayList();  
16.     }  
17.     @Override  
18.     public String getName(){return name;}  
19.     @Override  
20.     public String getDescription(){return description;}  
21.     @Override  
22.     public void add(MenuComponent comp){menuComponents.add(comp);}  
23.     @Override  
24.     public void remove(MenuComponent comp){menuComponents.remove(comp);}  
25.     @Override  
26.     public MenuComponent getChild(int i){return menuComponents.get(i);}  
27.     @Override  
28.     public void print()  
29.     {  
30.         System.out.print("\n"+getName()+", "+getDescription()+"\n");  
31.         System.out.println("=====================================");  
32.   
33.         for(MenuComponent comp:menuComponents)  
34.         {  
35.             comp.print();  
36.         }  
37.     }  
38. }  

- MenuTestDrive.java : (測試 Main 類)

view plaincopy to clipboardprint?

1. package hf.dp.composite;  
2.   
3. public class MenuTestDrive {  
4.     public static void main(String args[])  
5.     {  
6.         MenuComponent pancakeHouseMenu = new Menu("PANCAKE HOUSE MENU", "Breakfast");  
7.         MenuComponent dinerMenu = new Menu("DINER MENU","Lunch");  
8.         MenuComponent cafeMenu = new Menu("CAFE MENU","Diner");  
9.         MenuComponent dessertMenu = new Menu("DESSERT MENU","Dessert of course!");  
10.           
11.         MenuComponent allMenus = new Menu("ALL MENUS","All menus combination");  
12.         allMenus.add(pancakeHouseMenu);  
13.         allMenus.add(dinerMenu);  
14.         allMenus.add(cafeMenu);  
15.           
16.         dinerMenu.add(new MenuItem("Pasta","Spaghetti with...", true, 3.89));  
17.         dinerMenu.add(dessertMenu);  
18.           
19.         dessertMenu.add(new MenuItem("Apple Pie", "Apple pie with a flakey crust, topped with...", true, 1.59));  
20.           
21.         Waitress waitress = new Waitress(allMenus);  
22.         waitress.printMenu();  
23.     }  
24. }  

執行結果如下 :


補充說明 :
* 史蒂芬心得筆記 : Composite Pattern (合成模式)
* [OO 設計模式] Gossip@DesignPattern : Structural - Composite 模式