Composite（組合）模式思維導圖

描述

定義

將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構。Composite使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。

類型

對象結構型模式

UML類圖

實現

主要角色

• Component：抽象構件
  • 爲組合中的對象聲明接口。
  • 在適當的情況下，實現所有類共有接口的缺省行爲。
  • 聲明一個接口用於訪問和管理Component的子組件。
  • （可選）在遞歸結構中定義一個接口，用於訪問一個父部件，並在合適的情況下實現它。
• Leaf：樹葉構件
  • 在組合中表示葉節點對象，葉節點沒有子節點。
  • 在組合中定義圖元對象的行爲。
• Composite：樹枝構件
  • 定義有子部件的那些部件的行爲。
  • 存儲子部件。
  • 在Component接口中實現與子部件有關的操作。
• Client：客戶端類
  • 通過Component接口操縱組合部件的對象。

安全模式 VS 透明模式

組合模式的實現根據所實現接口的區別分爲兩種形式：安全模式和透明模式。安全模式要求管理子組件的方法只出現在樹枝構件類中，而不出現在樹葉構件中。而透明模式要求所有的具體構件類，不論樹枝構件還是樹葉構件，均符合同一個固定的接口。

對於組合模式而言，在安全性和透明性上，會更看重透明性，畢竟組合模式的目的是：讓客戶端不再區分操作的是樹枝對象還是樹葉對象，而是以一個統一的方式來操作。而且對於安全性的實現，需要區分的是樹枝對象還是樹葉對象。有時候，需要將對象進行類型強行轉換，這種類型轉換必然是不夠安全的。

因此在使用組合模式的時候，建議多采用透明式的實現方式。

透明模式代碼示例

• Component：抽象構件

    public abstract class Component {
    	public void operation();
  
    	// 安全模式中下面接口方法只位於組合構件中
    	public abstract void add(Component component);
    	public abstract void remove(Component component);
    	public abstract List<Component> getChildren();
    }
  

• Leaf：樹葉構件

    public class Leaf extends Component {
    	public void operation() {
    		System.out.println("Leaf component");
    	}
    	public void add(Component component) {
    		throw new UnsupportedOperationException("對象不支持此功能");
    	}
    	public void remove(Component component) {
    		throw new UnsupportedOperationException("對象不支持此功能");
    	}
    	// 空實現
    	public List<Component> getChildren() {
    		return new ArrayList<Component>();
    	}
    }
  

• Composite：樹枝構件

    public class Composite extends Component {
    	// 構件容器
    	private ArrayList<Component> componentArrayList = new ArrayList<Component>();
    	public void add(Component component) {
    		this.componentArrayList.add(component);
    	}
    	public void remove(Component component) {
    		this.componentArrayList.remove(component);
    	}
    	public List<Component> getChildren() {
    		return this.componentArrayList;
    	}
    	public operation() {
    		for (Component c: componentArrayList) {
    			c.operation();
    		}
    	}
    }
  

• Client：客戶端類

    public class Client {
    	public static void main(String[] args) {
    		Composite root = new Composite();
    		Leaf leaf = new Leaf();
    		leaf.operation();
    		root.add(leaf);
    		root.operation();
    	}
    }
  

適用場景

• 需要表示對象的部分-整體層次結構。
• 希望用戶忽略組合對象與單個對象的不同，用戶將統一地使用組合結構中的所有對象。

優點

• 簡化了客戶端代碼。Composite模式採用樹形結構來實現普遍存在的對象容器，從而將“一對多”的關係轉化爲“一對一”的關係，使得客戶代碼可以一致地處理對象和對象容器，無需關心處理的是單個的對象，還是組合的對象容器。
• 對樹形結構的複雜對象容易控制。組合模式爲樹形結構的面向對象實現提供了一種靈活的解決方案，通過葉子對象和容器對象的遞歸組合，可以形成複雜的樹形結構，但對樹形結構的控制卻非常簡單。
• 增加新構件很方便。無須對現有類庫進行任何修改，符合“開閉原則”。

缺點

• 使得設計更加複雜，客戶端需要花更多時間理清類之間的層次關係。
• 在增加新構件時很難對容器中的構件類型進行限制。在需要檢測組件類型時，不能依靠編譯期的類型約束來實現，必須在運行期間動態檢測。

相關模式

• 通常部件-父部件連接用於Responsibility of Chain模式。
• Decorator模式經常與Composite模式一起使用。當裝飾和組合一起使用時，它們通常有一個公共的父類。因此裝飾必須支持具有add、remove和getChildren操作的Component接口。
• Flyweight讓你共享組件，但不再能引用他們的父部件。
• （迭代器模式）Itertor可用來遍歷Composite。
• Visitor將本來應該分佈在Composite和Leaf類中的操作和行爲局部化。