没有性能瓶颈的无限级菜单树应该这样设计 java架构设计模式

本文节选自《设计模式就该这样学》

1 使用透明组合模式实现课程目录结构以一门网络课程为例，我们设计一个课程的关系结构。比如，我们有Java入门课程、人工智能课程、Java设计模式、源码分析、软技能等，而Java设计模式、源码分析、软技能又属于Java架构师系列课程包，每个课程的定价都不一样。但是，这些课程不论怎么组合，都有一些共性，而且是整体和部分的关系，可以用组合模式来设计。首先创建一个顶层的抽象组件CourseComponent类。

/** * Created by Tom. */ public abstract class CourseComponent {public void addChild(CourseComponent catalogComponent){ throw new UnsupportedOperationException("不支持添加操作"); }public void removeChild(CourseComponent catalogComponent){ throw new UnsupportedOperationException("不支持删除操作"); }public String getName(CourseComponent catalogComponent){ throw new UnsupportedOperationException("不支持获取名称操作"); }public double getPrice(CourseComponent catalogComponent){ throw new UnsupportedOperationException("不支持获取价格操作"); }public void print(){ throw new UnsupportedOperationException("不支持打印操作"); }}

把所有可能用到的方法都定义到这个顶层的抽象组件中，但是不写任何逻辑处理的代码，而是直接抛异常。这里，有些小伙伴会有疑惑，为什么不用抽象方法？因为用了抽象方法，其子类就必须实现，这样便体现不出各子类的细微差异。所以子类继承此抽象类后，只需要重写有差异的方法覆盖父类的方法即可。
然后分别创建课程Course类和课程包CoursePackage类。创建Course类的代码如下。

/** * 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)"); }}

创建CoursePackage类的代码如下。

/** * Created by Tom. */ public class CoursePackage extends CourseComponent { private List items = new ArrayList(); 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){ //控制显示格式 if(this.level != null){ for(inti = 0; i < this.level; i ++){ //打印空格控制格式 System.out.print(""); } for(inti = 0; i < this.level; i ++){ //每一行开始打印一个+号 if(i == 0){ System.out.print("+"); } System.out.print("-"); } } //打印标题 catalogComponent.print(); } }}

最后编写客户端测试代码。

public static void main(String[] args) {System.out.println("============透明组合模式==========="); CourseComponent javaBase = new Course("Java入门课程",8280); CourseComponent ai = new Course("人工智能",5000); CourseComponent packageCourse = new CoursePackage("Java架构师课程",2); CourseComponent design = new Course("Java设计模式",1500); CourseComponent source = new Course("源码分析",2000); CourseComponent softSkill = new Course("软技能",3000); packageCourse.addChild(design); packageCourse.addChild(source); packageCourse.addChild(softSkill); CourseComponent catalog = new CoursePackage("课程主目录",1); catalog.addChild(javaBase); catalog.addChild(ai); catalog.addChild(packageCourse); catalog.print(); }

运行结果如下图所示。

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透明组合模式把所有公共方法都定义在 Component 中，这样客户端就不需要区分操作对象是叶子节点还是树枝节点；但是，叶子节点会继承一些它不需要（管理子类操作的方法）的方法，这与设计模式的接口隔离原则相违背。
2 使用安全组合模式实现无限级文件系统再举一个程序员更熟悉的例子。对于程序员来说，电脑是每天都要接触的。电脑的文件系统其实就是一个典型的树形结构，目录包含文件夹和文件，文件夹里面又可以包含文件夹和文件。下面用代码来实现一个目录系统。
文件系统有两个大的层次：文件夹和文件。其中，文件夹能容纳其他层次，为树枝节点；文件是最小单位，为叶子节点。由于目录系统层次较少，且树枝节点（文件夹）结构相对稳定，而文件其实可以有很多类型，所以我们选择使用安全组合模式来实现目录系统，可以避免为叶子节点类型（文件）引入冗余方法。首先创建顶层的抽象组件Directory类。

public abstract class Directory {protected String name; public Directory(String name) { this.name = name; }public abstract void show(); }

然后分别创建File类和Folder类。创建File类的代码如下。

public class File extends Directory {public File(String name) { super(name); }@Override public void show() { System.out.println(this.name); }}

创建Folder类的代码如下。

import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Folder extends Directory { private List dirs; private Integer level; public Folder(String name,Integer level) { super(name); this.level = level; this.dirs = new ArrayList(); }@Override public void show() { System.out.println(this.name); for (Directory dir : this.dirs) { //控制显示格式 if(this.level != null){ for(inti = 0; i < this.level; i ++){ //打印空格控制格式 System.out.print(""); } for(inti = 0; i < this.level; i ++){ //每一行开始打印一个+号 if(i == 0){ System.out.print("+"); } System.out.print("-"); } } //打印名称 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类不仅覆盖了顶层的show()方法，还增加了list()方法。
最后编写客户端测试代码。

public static void main(String[] args) {System.out.println("============安全组合模式==========="); File qq = new File("QQ.exe"); File wx = new File("微信.exe"); Folder office = new Folder("办公软件",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("金山软件",3); wps.add(new File("WPS.exe")); office.add(wps); Folder root = new Folder("根目录",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(); }

运行结果如下图所示。